Estimacion Caudales Ecologicos UMC Rio Quindio

8/10/2019 Estimacion Caudales Ecologicos UMC Rio Quindio

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ESTIMACIN DE

CAUDALESECOLGICOS

MEDIANTE MTODOSHIDROLGICOS E

HIDRULICOS EN LAUMC RO QUINDO

JUNIO DE 2011

Convenio Interadministrativo N 027 Noviembre 10 de 2010Corporacin Autnoma Regional del Quindo (CRQ)

Universidad del QuindoGrupo de Investigacin CIDERA


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ESTIMACIN DE CAUDALES ECOLGICOS MEDIANTE MTODOS HIDROLGICOS E HIDRULICOS EN LA UMC

RO QUINDO

Convenio Interadministrativo No. 027 de Noviembre 10 de 2010. CRQ Universidad del Quindo 1

ESTIMACIN DE CAUDALES ECOLGICOS MEDIANTE

MTODOS HIDROLGICOS E HIDRULICOS PARA LAUMC RO QUINDO

INFORME FINAL

CONVENIO INTERADMINISTRATIVO N 027 DE NOVIEMBRE 10 DE 2010Corporacin Autnoma Regional del Quindo (CRQ)

Universidad del Quindo Grupo de Investigacin CIDERA

ARMENIA, JUNIO DE 2011


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ESTIMACIN DE CAUDALES ECOLGICOS MEDIANTEMTODOS HIDROLGICOS E HIDRULICOS PARA LA

UMC RO QUINDO

CONVENIO INTERADMINISTRATIVO N 027 DE NOVIEMBRE 10 DE 2010

INFORME FINAL

Equipo de Trabajo:

UNIVERSIDAD DEL QUINDIO

Grupo CIDERA:

Ing. GABRIEL LOZANO SANDOVAL, Investigador PrincipalIng. JUAN PABLO GOMEZ OSPINA, Auxiliar de Investigacin

Ing. HECTOR JAVIER TRIVIO LOAIZA, Auxiliar de InvestigacinIng. CESAR AUGUSTO RODRIGUEZ MEJIA, Topgrafo - Esp. SIG

Ing. ELKIN ANIBAL MONSALVE DURANGO, Co-InvestigadorIng. PEDRO LEN GARCA REINOSO, Co-Investigador

Interventores:

CORPORACION AUTONOMA REGIONAL DEL QUINDIO

Ing. JOSE MANUEL CORTES OROZCO, Subdirector Ejecucin de Polticas Ambientales

Ing. PATRICIA ROJAS SANCHEZ, Profesional Especializada

ARMENIA, JUNIO DE 2011


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DESCARGOS

El contenido de este documento estima Caudales Ecolgicos mediantemtodos hidrolgicos e hidrulicos, aplicados en la UMC ro Quindo

Colombia, para su implementacin se deben validar dichas metodologas yse sugiere un proceso de concertacin con los usuarios del sistema de

recursos hdricos.


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TABLA DE CONTENIDO

1.0 INTRODUCCIN .................................................................................................................. 20

2.0 OBJETIVOS ......................................................................................................................... 22

2.1 Objetivo General................................................................................................................ 22

2.2 Ob jetiv os Esp ecfic os...................................................................................................... 22

3.0 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................................ 23

3.1 CAUDAL ECOLGICO.................................................................................................. 23

3.2 MTODOS PARA LA ESTIMACIN DE CAUDA LES ECOLGICOS.................... 23

3.2.1 Mtodos hidrolgicos ............................................................................................................. 243.2.1.1 Mtodo de Matthey .............................................................................................................................24

3.2.1.2 Mtodo de la Direccin General de Obras Hidrulicas de Espaa (DGOH) .................................24

3.2.1.3 Mtodo Suizo ......................................................................................................................................24

3.2.1.4 Mtodo de Texas ................................................................................................................................25

3.2.1.5 Mtodo de Utah ..................................................................................................................................25

3.2.1.6 Mtodo NGPRP (Programa de recursos de las Grandes Llanuras de EE.UU)............. ............. ...25

3.2.1.7 Mtodo de Hoppe ...............................................................................................................................25

3.2.1.8 Anlisis de la frecuencia de caudales (Flow Duration Curves) .......................................................26

3.2.1.9 Mtodo Asturiano ...............................................................................................................................26

3.2.1.10 Mtodo Navarro ................................................................................................................................26

3.2.1.11 Mtodo Vasco ...................................................................................................................................26

3.2.1.12 Mtodo del 7Q10 ..............................................................................................................................26

3.2.1.13 Mtodo del Q95 ................................................................................................................................27

3.2.2 Mtodos hidrulicos ............................................................................................................... 273.2.2.1 Mtodo de Tennant o Montana .........................................................................................................27

3.2.2.2 Mtodo de Montana ...........................................................................................................................27

3.2.2.3 Mtodo de Tessman...........................................................................................................................27

4.0 METODOLOGA .................................................................................................................. 284.1 Fase I: PREL IMINARES..................................................................................................... 28

4.2 Fase II: ANL ISIS DE LA INFORMACIN...................................................................... 28

4.3 Fase III: RESTITUCION A REGIMEN NA TURAL. .......................................................... 29

4.4 Fase IV: METODOS DE ESTIMACIONDE CAUDALES ECOLOGICOS..................... 29


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4.5 Fase V: ANAL ISIS DE RESULTADOS............................................................................ 30

5.0 CASO DE ESTUDIO .............................................................................................................. 31

5.1 DESCRIPCIN DE LA ZONA DE ESTUDIO............................................................... 315.1.1 POBLACIN Y PARTICIPACIN TERRITORIAL ......................................................... 32

5.1.2 GEOMORFOLOGA ........................................................................................................... 33

5.1.3 GEOLOGA ................................................................................................................................ 345.1.3.1 Geologa por municipios ....................................................................................................................35

5.1.4 CLIMA .................................................................................................................................. 365.1.4.1 Clasificacin climtica ........................................................................................................................36

5.1.4.2 Sistema hidrolgico ...........................................................................................................................36

5.1.4.2.1 Informacin disponible ...........................................................................................................36

5.1.4.3 Oferta hdrica superficial ................................................................................................................385.1.4.4 Oferta hdrica subterrnea .............................................................................................................40

5.1.4.5 Demanda hdrica ............................................................................................................................40

5.1.5 CONCESIONES................................................................................................................... 405.1.5.1 Bocatoma EPA .............................................................................................................................40

5.1.5.2. PCHs Multipropsito de Calarc .....................................................................................................41

5.1.5.3 Bocatoma La Tebaida ..................................................................................................................41

5.2 CARACTERIZACIN DE LA UMC RO QUINDO...................................................... 42

5.2.1 MORFOMETRA DE LA UMC RO QUINDO ........................................................................ 42

5.2.1.1 Parmetros fisiogrficos ....................................................................................................................425.2.1.2 Relieve ................................................................................................................................................43

5.2.1.3 Elevacin de la cuenca ......................................................................................................................445.2.1.4 Pendiente ............................................................................................................................................44

5.2.1.4.1 Pendiente media de la UMC por el mtodo de Alvord. ............................................................445.2.1.4.2 Pendiente media de la UMC por el mtodo de Horton. ...........................................................45

5.2.1.5 Sistema de drenaje ............................................................................................................................45

5.2.1.5.1 Orden del cauce ..........................................................................................................................45

5.2.1.5.2 Densidad de drenaje ...................................................................................................................455.2.1.6 Cauce principal ...................................................................................................................................45

5.2.1.7 Coeficiente de torrencialidad (Ct) ......................................................................................................45

5.2.1.8 Sinuosidad ..........................................................................................................................................465.2.1.9 Pendiente del cauce ...........................................................................................................................465.2.1.10 Tiempo de concentracin ................................................................................................................46

5.2.2 SUELOS ..................................................................................................................................... 47

6.0 VALIDACIN DE INFORMACION HIDROLGICA Y LIMNIGRFICA ...................................... 48


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6.1 METODOLOGA .................................................................................................................. 48

6.2 PROCEDIMIENTO............................................................................................................... 49

6.2.1 Prueba de rachas ..................................................................................................................... 496.2.1.1 Prueba de rachas a estaciones limnigrficas ...................................................................................506.2.1.2 Prueba de rachas a estaciones hidrolgicas ....................................................................................51

6.2.2 Curva de Doble masa.............................................................................................................. 546.2.2.1 Curva de doble masa para estaciones limnigrficas: ......................................................................546.2.2.2 Curva de doble masa para estaciones hidrolgicas ........................................................................63

6.3 ERROR O INCERTIDUMBRE........................................................................................... 77

6.3.1 Bocatoma EPA ......................................................................................................................... 80

6.3.2 Palestina Baja Navarco ....................................................................................................... 80

7.0 RESTITUCION DE CAUDALES A REGIMEN NATURAL DE LA UMC RO QUINDIO MEDIANTE LA

APLICACIN DEL MODELO HIDROLOGICO DEL SSD WEAP ............................................................ 81

7.1 DESCRIPCION DEL MODELO HIDROLOGICO DEL SSD WEAP............................... 81

7.2 CATCHMENT O UNIDAD BASICA DE MODELACION HIDROLOGICA ..................... 82

7.3 METODOS PARA SIMULAR PROCESOS HIDROLOGICOS EN SSD WEAP........... 82

7.3.1 Mtodo solo de riego (FAO)................................................................................................... 82

7.3.2 Mtodo Lluvia Escorrenta (FAO) ......................................................................................... 82

7.3.3 Mtodo Lluvia Escorrenta (Mtodo de la Humedad del Suelo)..................................... 83

7.4 PROCESO DE APL ICACIN DEL MODELO HIDROLOGICO DEL SSD WEAP....... 83

7.5 APL ICACIN DEL MODELO HIDROLOGICO DEL SSD WEAP EN LA UMC RO

QUINDO..................................................................................................................................... 83

7.5.1 DEFINICIN DEL ESTUDIO.................................................................................................... 83

7.5.2 BUSQUEDA Y ANALISIS DE LA INFORMACION.......................................................... 85

7.5.3 DESARROLLO DEL MODELO HIDROLOGICO EN SSD WEAP................................. 867.5.3.1 Construccin del esquema ............................................................................................................86

7.5.3.2 Seleccin del modelo Lluvia-Escorrenta......................................................................................87 7.5.3.3 Introduccin de Datos ....................................................................................................................88

7.5.3.4 Ejecucin del modelo .....................................................................................................................93

7.5.3.5 Resultados ......................................................................................................................................93

7.5.3.6 Calibracin del modelo...................................................................................................................95

7.5.3.6.1Calibracin de Subcuencas aportantes ......................................................................................95


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7.5.3.6.2 Calibracin de cuencas intermedias.................................................................................. 101

7.5.4 RESTITUCION A REGIMEN NATURAL DE CAUDALES MEDIANTE EL SSD WEAP 111

8.0 APLICACION DE METODOLOGIAS Y RESULTADOS ............................................................ 113

8.1 NACIMIENTO RO QUINDO BOCATOMA EPA ....................................................... 114

8.1.1 Informacin preliminar ......................................................................................................... 115

8.1.2 Metodologas a escala mensual ......................................................................................... 1168.1.2.1 Mtodo de Texas .............................................................................................................................. 116

8.1.2.2 Mtodo de Utah ................................................................................................................................ 1178.1.2.3 Mtodo de Programa de Recursos de las Grandes Llanuras del Norte de EE.UU (NGPRP).... 118

8.1.2.4 Anlisis de la frecuencia de caudales (Flow Duration Curves)............. ............. ............ ............. .. 119

8.1.2.5 Mtodo Navarro ............................................................................................................................... 119

8.1.2.6 Mtodo Vasco ................................................................................................................................... 1208.1.2.7 Mtodo de Tessman......................................................................................................................... 121

8.1.2.8 Mtodo del Q95 (Aplicado en Colombia)........................................................................................ 1218.1.2.9 Resumen y conclusiones ................................................................................................................. 122

8.1.3 Metodologas a escala anual ............................................................................................... 1288.1.3.1 Mtodo de Matthey ........................................................................................................................... 128

8.1.3.2 Mtodo de la Direccin General de Obras Hidrulicas de Espaa (DGOH)............ ............. ...... 1298.1.3.3. Mtodo Suizo ................................................................................................................................... 130

8.1.3.4 Mtodo Asturiano ............................................................................................................................. 1318.1.3.5 Resumen y conclusiones ................................................................................................................. 132

8.1.4 Metodologa sin escala temporal........................................................................................ 1368.1.4.1 Mtodo de Hoppe ............................................................................................................................. 137

8.1.5 Metodologas aplicadas en Colombia................................................................................ 1378.1.5.1 Mtodo del 7Q10 .............................................................................................................................. 1378.1.5.2 Mtodo del IDEAM (2004) ............................................................................................................... 139

8.1.5.3 Mtodo del Estudio Nacional del Agua Q 97.5 (2004) .................................................................. 139

8.1.5.4 Mtodo del Proyecto Ley de Aguas Q90 (2004)............................................................................ 141

8.2 ESTACIN PALESTINA BA JA - NAVA RCO............................................................... 142


8.2.2 Metodologas a escala mensual ......................................................................................... 1448.2.2.1 Mtodo de Texas .............................................................................................................................. 1448.2.2.2 Mtodo de Utah ................................................................................................................................ 144

8.2.2.3 Mtodo de Programa de Recursos de las Grandes Llanuras del Norte de EE.UU (NGPRP).... 1458.2.2.4 Anlisis de la frecuencia de caudales (Flow Duration Curves)............. ............. ............ ............. .. 146

8.2.2.5 Mtodo Navarro ............................................................................................................................... 147


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8.2.2.6 Mtodo Vasco ................................................................................................................................... 1478.2.2.7 Mtodo de Tessman......................................................................................................................... 148

8.2.2.8 Mtodo del Q95 (Aplicado en Colombia)........................................................................................ 1498.2.2.9 Resumen y conclusiones ................................................................................................................. 149

8.2.3 Metodologas a escala anual ............................................................................................... 1558.2.3.1 Mtodo de Matthey ........................................................................................................................... 155

8.2.3.2 Mtodo de la Direccin General de Obras Hidrulicas de Espaa (DGOH)............ ............. ...... 1568.2.3.3. Mtodo Suizo ................................................................................................................................... 157

8.2.3.4 Mtodo Asturiano ............................................................................................................................. 1578.1.3.5 Resumen y conclusiones ................................................................................................................. 158

8.2.4 Metodologa sin escala temporal........................................................................................ 1638.2.4.1 Mtodo de Hoppe ............................................................................................................................. 164

8.2.5 Metodologas aplicadas en Colombia................................................................................ 164

8.2.5.1 Mtodo del 7Q10 .............................................................................................................................. 1648.2.5.2 Mtodo del IDEAM (2004) .............................................................................................................. 166

8.2.5.3 Mtodo del Estudio Nacional del Agua Q97.5 (2004) .................................................................. 1668.2.5.4 Mtodo del Proyecto Ley de Aguas Q90 (2004)........................................................................... 168

8.3 TRAMOS INTERMEDIOS............................................................................................ 169

8.3.1 Tramo N 2: Bocatoma EPA Confluencia Ro Navarco.......................................... 170

8.3.2 Tramo N 3: Confluencia Ro Navarco Toma PCH Campestre............................. 171

8.3.3 Tramo N 4: Toma PCH Campestre Toma PCH Bayona.............................................. 174

8.3.4 Tramo N 5: Toma PCH Bayona Toma Bocatoma La Tebaida................................... 1758.3.5 Tramo N 6: Toma Bocatoma La Tebaida Toma PCH La Unin................................ 178

8.3.5 Tramo N 7: Toma PCH La Unin- Confluencia Quebrada La Florida......................... 179

8.3.7 Tramo N 8: Confluencia Quebrada La Florida Flujo de retorno Armenia.............. 182

8.3.8 Tramo N 9: Flujo de retorno ArmeniaFlujo de retorno PCH La Unin................... 183

8.3.9 Tramo N 10: Flujo de retorno PCH La Unin Toma canal PCH El Bosque............ 186

8.3.10 Tramo N 11: Toma canal PCH El Bosque Confluencia Quebrada El Pescador. 187

8.3.11 Tramo N 12: Confluencia Quebrada El Pescador

Flujo de retorno PCH El Bosque ............................................................................................................................................................ 190

8.3.11 Tramo N 13: Flujo de retorno PCH El Bosque- Confluencia Ro Verde................... 191

8.3.12 Tramo N 14: Confluencia Ro Verde Interseccin Barragn-La Vieja................... 192


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8.4 ESTACIN LIMNIGRFICA CENTRO EXPERIMENTAL DE LA GUADUA SOBRE

EL CAUCE DEL RO VERDE................................................................................................. 197


8.4.2 Metodologas a escala mensual ......................................................................................... 199

8.4.3 Metodologas a escala anual ............................................................................................... 201

8.4.4 Metodologas a aplicadas en Colombia ............................................................................ 2038.4.4.1 Mtodo del Q95 ................................................................................................................................ 2038.4.4.2 Mtodo del 7Q10 .............................................................................................................................. 204

8.4.4.3 Mtodo del IDEAM (2004) ............................................................................................................... 2058.4.4.4 Mtodo del Estudio Nacional del Agua Q97.5 (2004) .................................................................. 206

8.4.4.5 Mtodo del Proyecto Ley de Aguas Q90 (2004)........................................................................... 207

9.0 ANLISIS DE RESULTADOS .................................................................................................... 208

9.1 ESTACIN BOCATOMA EPA VEREDA EL AGRADO, SALENTO....................... 208

9.2 ESTAC IN DE BOMBEO DE LA EPA CHAGUAL, CALARC........................... 210

9.3 ANTES DE LA DESCARGA DE LA PCH CAMPESTRE (TRAMO 4)........................ 212

9.4 ANTES DE LA BOCATOMA DEL MUNICIPIO DE LA TEBA IDA (TRAMO 5).......... 213

9.5 TRAMO COMPRENDIDO ENTRE LA BOCATOMA LA TEBAIDA Y PCH L A UNIN

(TRAMO 6)................................................................................................................................ 215

9.6 TRAMO COMPRENDIDO ENTRE PCH LA UNIN Y LA CONFLUENCIA CON

QUEBRADA LA FLORIDA (TRAMO 7)................................................................................ 216

9.7 TRAMO COMPRENDIDO ENTRE PCH EL BOSQUE Y CONFLUENCIA CON LA

QUEBRADA EL PESCADOR (TRAMO 11)......................................................................... 217

9.8 ESTACIN LIMNIGRFICA CALL E LA RGA ............................................................... 219

10.0 CONSTRUCCION HERRAMIENTA PARA LA CONSULTA Y GESTION DE CAUDALES ECOLOGICOS

Y CONCESIONES DE AGUA EN LA UMC RIO QUINDIO MEDIANTE SIG ARCGIS............................. 221

10.1 CONSTRUCCIN ARCHIVOS SHAPE....................................................................... 221

10.2 GEOREFERENCIACIN DEL PROYECTO............................................................... 225

10.3 CONSTRUCCIN HERRAM IENTA DE CONSULTA B ASE DE DATOS

CAUDALES ECOLOGICOS................................................................................................... 226

10.3.1 Procedimiento para consulta de caudales ecolgicos en la base de datos deArcGIS ............................................................................................................................................... 228


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10.3.1.1 Procedimiento con Relacin de Tablas .dbase........................................................................... 229

10.3.1.2 Procedimiento con Hipervnculos................................................................................................ 235

11.0 CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES ............................................................................. 238

12.0 AGRADECIMIENTOS.......................................................................................................... 242

13.0 REFERENCIAS...................................................................................................................... 243


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LISTADO DE TABLAS

Tabla N 1 Coordenadas geogrficas de la UMC del ro Quindo ................................................ 31Tabla N 2. Poblacin de municipios pertenecientes a la UMC Ro Quindo para el ao 2005 ..... 32Tabla N 3. Extensin de la UMC del ro la Quindo por departamento y municipios que laconforman ..................................................................................................................................... 33Tabla N 4. Corrientes hdricas pertenecientes a la UMC Ro Quindo ......................................... 33Tabla N 5. Unidades climticas del departamento del Quindo ................................................... 37Tabla N 6. Estaciones Hidrometeorolgicas UMC Ro Quindo - Corporacin Autnoma Regionaldel Quindo CRQ ........................................................................................................................... 37Tabla N 7.Estaciones limnigrficas UMC Ro Quindo - Corporacin Autnoma Regional delQuindo CRQ ................................................................................................................................ 38

Tabla N 8. Municipios del Quindo y subcuencas que abarcan. .................................................. 39Tabla N 9.Caudal, oferta y rendimiento promedio de subcuencas y reas de escurrimiento en laUMC Ro Quindo. ......................................................................................................................... 39Tabla N 10. Caractersticas fisiogrficas. ................................................................................... 43Tabla N 11. Forma UMC Ro Quindo. ....................................................................................... 43Tabla N 12. Elevacin UMC Ro Quindo. .................................................................................. 44Tabla N 13. Elevacin UMC Ro Quindo. ................................................................................... 46Tabla N 14. Tiempo de concentracin UMC Ro Quindo. .......................................................... 46Tabla N 15. Prueba de rachas estacin bocatoma EPA.............................................................. 50Tabla N 16. Test de Rachas Estaciones limnigrficas ................................................................ 51Tabla N 17. Prueba de rachas estacin El Bosque ..................................................................... 52

Tabla N 18. Prueba de rachas estacin El BosqueResultados obtenidos .............................. 52Tabla N 19. Test de Rachas Estaciones HidrolgicasPrecipitacin......................................... 53Tabla N 20. Test de Rachas Estaciones HidrolgicasEvapotranspiracin............................... 53Tabla N 21. Procesamiento de informacinEstacin Base ..................................................... 55Tabla N 22. Procesamiento de informacinTramo a corregir .................................................. 56Tabla N 23. Factores de Correccin para los tramos a corregidos Bocatoma EPA .................. 58Tabla N 24. Factores de Correccin para los tramos a corregidos Palestina Baja ................... 62Tabla N 25. Distribucin de las estaciones hidrolgicas para construir la curva de doble masa.. 63Tabla N 26. Procesamiento de informacin para el ao 1995 de las estaciones pertenecientes ala Estacin Base N 1 ................................................................................................................... 64

Tabla N 27. Curva de Doble masa sin corregirEl Bosque ........................................................ 66Tabla N 28. Nivel de confianza ................................................................................................... 78Tabla N 29. Exactitud recomendada (Niveles de incertidumbre) expresada al 95% del intervalode confianza.................................................................................................................................. 79Tabla N 30. Incertidumbre obtenida para la estacin Bocatoma EPA ......................................... 80Tabla N 31. Incertidumbre obtenida para la estacin Palestina Baja .......................................... 80Tabla N 32. Cantidad de Agua Captada por las Unidades de Demanda .................................... 89


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Tabla N 33. Variacin mensual de la demanda ........................................................................... 90Tabla N 34. reas Subcuencas del ro Quindo .......................................................................... 91Tabla N 35. ndices de eficiencia de Nash y BIAS .................................................................... 101Tabla N 36. Tramos divisorios del ro Quindo ......................................................................... 111Tabla N 37. Escala temporal de metodologas .......................................................................... 114Tabla N 38. Comparacin Caudales Ecolgicos de metodologas a escala mensual BocatomaEPA ............................................................................................................................................ 124Tabla N 39. Metodologas a escala anual (Bocatoma EPA) - Mtodo de Matthey..................... 129Tabla N 40. Rgimen adoptado de caudales anuales (Bocatoma EPA)Mtodo Asturiano .... 131Tabla N 41. Comparacin de metodologas a escala anual (Bocatoma EPA) 1995 - 2004 ....... 133Tabla N 42. Mtodo a escala especial (Bocatoma EPA)Hoppe ............................................. 137Tabla N 43. Anlisis de frecuencia (Bocatoma EPA)Mtodo del 7Q10 ................................. 138Tabla N 44. Comparacin de metodologas a escala mensual Navarco ................................... 151Tabla N 45. Metodologas a escala anual (Navarco) - Mtodo de Matthey ............................... 156

Tabla N 46. Rgimen adoptado de caudales anuales (Navarco)Mtodo de Asturiano .......... 158Tabla N 47. Comparacin de metodologas a escala anual (Navarco) 1995 - 2004 .................. 160Tabla N 48. Mtodo a escala especial (Navarco)Mtodo de Hoppe ...................................... 164Tabla N 49. Anlisis de frecuencias (Navarco)Mtodo del 7Q10 .......................................... 165Tabla N 50. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 2) ....................................... 172Tabla N 51. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 2) ............................................ 172Tabla N 52. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 3) ....................................... 173Tabla N 53. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 3) ............................................ 173Tabla N 54 Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 4) ........................................ 176Tabla N 55. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 4) ............................................ 176Tabla N 56. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 5) ....................................... 177Tabla N 57. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 5) ............................................ 177Tabla N 58. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 6) ....................................... 180Tabla N 59. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 6) ............................................ 180Tabla N 60. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 7) ....................................... 181Tabla N 61. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 7) ............................................ 181Tabla N 62. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 8) ....................................... 184Tabla N 63. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 8) ............................................ 184Tabla N 64. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 9) ....................................... 185Tabla N 65. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 9) ........................................... 185Tabla N 66. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 10) ..................................... 188

Tabla N 67. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 10) .......................................... 188Tabla N 68. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 11) ..................................... 189Tabla N 69. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 11) .......................................... 189Tabla N 70. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 12) ..................................... 193Tabla N 71. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 12) .......................................... 193Tabla N 72. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 13) ..................................... 194Tabla N 73. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 13) .......................................... 194


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Tabla N 74. Metodologas aplicadas a escala mensual (Tramo N 14) ..................................... 195Tabla N 75. Metodologas aplicadas a escala anual (Tramo N 14) .......................................... 195Tabla N 76. Comparacin de metodologas a escala mensual (Estacin limnigrfica CentroExperimental de la Guadua sobre el cauce del Ro Verde) 1995 - 2004 ..................................... 200Tabla N 77. Comparacin de metodologas a escala anual (Estacin limnigrfica CentroExperimental de la Guadua sobre el cauce del Ro Verde) 1995 - 2004 ..................................... 202Tabla N 78. Anlisis de frecuencias (Estacin limnigrfica Centro Experimental de la Guaduasobre el cauce del Ro Verde)Mtodo del 7Q10 ...................................................................... 204Tabla N 79. Caudales analizados para el punto de Bocatoma EPA .......................................... 209Tabla N 80. Caudales analizados para el punto de Estacin de bombeo de EPA (Chagual) .. 211Tabla N 81. Caudales analizados para el punto de Descarga PCH Campestre ........................ 213Tabla N 82. Caudales analizados para el punto de Bocatoma La Tebaida ............................... 214Tabla N 83. Caudales analizados para el punto de PCH La unin ............................................ 215Tabla N 84. Caudales analizados para el punto de confluencia con la quebrada La Florida ..... 217

Tabla N 85. Caudales analizados para el punto de confluencia con la quebrada El Pescador 218Tabla N 86. Caudales analizados para el punto de la Estacin Limnigrfica Calle Larga.......... 220Tabla N 87 Longitud de ros principales UMC ro Quindo ........................................................ 222Tabla N 88. rea y permetro sub-cuencas UMC ro Quindo ................................................... 222Tabla N 89. Caudales ecolgicos mediante el mtodo Q95 para los tramos estudiados a escalamensual ...................................................................................................................................... 241


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LISTADO DE FIGURAS

Figura N 1 Disponibilidad de Agua Dulce (GWP, 2005) ............................................................... 20

Figura N 2. Localizacin del rea de Estudio............................................................................... 31Figura N 3 Cuenca alta UMC Ro Quindo ................................................................................... 42Figura N 4 Curva hipsomtrica UMC Ro Quindo........................................................................ 44Figura N 5 Paisaje de montaavereda El Agrado .................................................................... 47Figura N 6 Curva de doble masa Estacin Bocatoma EPA .......................................................... 56Figura N 7 Obtencin de Factor de correccin en el tramo a corregir .......................................... 57Figura N 8 Procesamiento de informacinTramo corregido ..................................................... 57Figura N 9 Procesamiento de informacinTramo corregido de forma automtica .................... 58Figura N 10 Curva de Doble masa sin corregirBocatoma EPA ................................................. 59Figura N 11 Curva de Doble masa datos corregidosBocatoma EPA ......................................... 60

Figura N 12 Curva de Doble masa sin corregirPalestina Baja ................................................... 61Figura N 13 Curva de Doble masa datos corregidosPalestina Baja .......................................... 62Figura N 14 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirEl Bosque ............................... 65Figura N 15 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirEl Bosque ............................... 67Figura N 16 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirLa Picota ................................. 68Figura N 17 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirNavarco .................................. 68Figura N 18 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirBremen .................................. 69Figura N 19 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirLa Playa ................................. 70Figura N 20 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirCRQ ........................................ 70Figura N 21 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirEdn ....................................... 71Figura N 22 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirCentro de la Guadua ............... 71

Figura N 23 Curva de Doble masa de precipitacin sin corregirLa Sierra ................................. 72Figura N 24 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirEl Bosque...................... 73Figura N 25 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirLa Picota ....................... 73Figura N 26 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirNavarco ....................... 74Figura N 27 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirBremen ......................... 74Figura N 28 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirLa Playa ........................ 75Figura N 29 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirCRQ ............................ 75Figura N 30 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirEdn ............................. 76Figura N 31 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirCentro de la Guadua ..... 76Figura N 32 Curva de Doble masa de evapotranspiracin sin corregirLa Sierra ....................... 77

Figura N 33 Elementos hidrolgicos modelados en WEAP ......................................................... 81Figura N 34 UMC Ro Quindo .................................................................................................... 85Figura N 35 Esquema Modelo Hidrolgico de la UMC Ro Quindo en SSD WEAP ................... 87Figura N 36 Cantidad de Agua Captada por las Unidades de Demanda ................................... 89Figura N 37 reas de las subcuencas del ro Quindo ................................................................. 91Figura N 38 Grfica de Precipitacin .......................................................................................... 92Figura N 39 Grfica de Evapotranspiracin real .......................................................................... 92


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Figura N 40 Ejecucin del modelo ............................................................................................... 93Figura N 41 Caudales circulantes en la UMC Ro Quindo........................................................... 94Figura N 42 Escorrenta por precipitacin .................................................................................... 95Figura N 43 Curva de caudales medidos y simulados en estacin limnigrfica bocatoma EPA . 96Figura N 44 Variacin Kc una vez calibrado el modelo hidrolgico en SSD WEAP..................... 97Figura N 45 Variacin de la escorrenta y la infiltracin .............................................................. 98Figura N 46 Escorrenta por precipitacin parte alta de la UMC Ro Quindo .............................. 98Figura N 47 Caudal circulante en la parte alta de la UMC Ro Quindo ........................................ 99Figura N 48 Curva Caudal Observado y Curva Caudal simulado en la estacin limnigrficaBocatoma EPA despus de calibrado el modelo hidrolgico ....................................................... 100Figura N 49 Curva de caudales medidos y simulados en Estacin Limnigrfica Calle Larga .... 102Figura N 50 Curva de caudales medidos multianuales Vs Caudales aforados en EstacinLimnigrfica Calle Larga.............................................................................................................. 103Figura N 51 Comparacin de Caudales obtenidos de aforos y mediante SSD WEAPEstacin

de bombeo EPA .......................................................................................................................... 105Figura N 52 Comparacin de Caudales obtenidos de aforos y mediante SSD WEAPAntesdescarga PCH Campestre .......................................................................................................... 106Figura N 53 Comparacin de Caudales obtenidos de aforos y mediante SSD WEAPAntes debocatoma La Tebaida ................................................................................................................. 107Figura N 54 Comparacin de Caudales obtenidos de aforos y mediante SSD WEAPCalleLarga........................................................................................................................................... 108Figura N 55 Escorrenta por precipitacin parte media de la UMC Ro Quindo ......................... 109Figura N 56 Caudal Observado Vs Caudal simulado antes de la Calibracin (a) ....................... 110Figura N 56. Caudal Observado Vs Caudal simulado despus de la Calibracin (b) ................ 110Figura N 57 Caudal Observado Vs Caudal simulado antes de la Calibracin (a) ...................... 110Figura N 57. Caudal Observado Vs Caudal simulado despus de la Calibracin (b) ................. 110Figura N 58 Caudal Observado Vs Caudal simulado antes de la Calibracin (a) ..................... 110Figura N 58. Caudal Observado Vs Caudal simulado despus de la Calibracin (b) ................. 110Figura N 59 Caudal Simulado calibrado y Caudal restituido a rgimen natural tramo 2 del roQuindo ....................................................................................................................................... 112Figura N 60 Caudal Simulado calibrado y Caudal restituido a rgimen natural tramo 8 del roQuindo ....................................................................................................................................... 112Figura N 61 Serie histrica de caudales diarios Bocatoma EPA 1995-2004. ........................... 114Figura N 62 Serie histrica de caudales mensuales Bocatoma EPA 1995-2004 ....................... 115Figura N 63 Serie histrica de caudales mensuales Bocatoma EPA 1995-2004 ....................... 116

Figura N 64 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de TEXAS 117Figura N 65 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de UTAH .. 118Figura N 66 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de NGPRP.................................................................................................................................................... 118Figura N 67 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAFlow Duration Curves.................................................................................................................................................... 119


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Figura N 68 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de Navarro.................................................................................................................................................... 120Figura N 69 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de Vasco . 120Figura N 70 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de Tessman.................................................................................................................................................... 121Figura N 71 Rgimen adoptado de caudales mensuales Bocatoma EPAMtodo de Q95 .... 122Figura N 72 Promedio mensual multianual de caudales ecolgicos Bocatoma EPA ................ 123Figura N 73 Comparacin de Caudales Ecolgicos metodologas a escala mensualBocatomaEPA ............................................................................................................................................ 125Figura N 74 Comportamiento de las metodologas en cada mes (Bocatoma EPA). (1)............ 126Figura N 75 Comportamiento de las metodologas en cada mes (Bocatoma EPA). (2) ............ 127Figura N 76 Metodologas a escala anual (Bocatoma EPA)Mtodo de Matthey.................... 128Figura N 77 Rgimen adoptado de caudales anuales (Bocatoma EPA)Mtodo de DGOH .. 130Figura N 78 Rgimen adoptado de caudales anuales (Bocatoma EPA)Mtodo Suizo ......... 130

Figura N 79 Rgimen adoptado de caudales anuales (Bocatoma EPA)Mtodo Asturiano ..... 131Figura N 80 Promedio multianual (Bocatoma EPA) 19952004 ............................................. 132Figura N 81 Comparacin de metodologas a escala anual (Bocatoma EPA) 1995 -2004 ....... 134Figura N 82 Comportamiento de las metodologas en cada ao (Bocatoma EPA) 19952004(1) ............................................................................................................................................... 135Figura N 83 Comportamiento de las metodologas en cada ao (Bocatoma EPA) 19952004(2) ............................................................................................................................................... 136Figura N 84 Anlisis de frecuencia Mtodo del 7Q10 (Bocatoma EPA) 1995-2004 ................. 138Figura N 85 Mtodo Q97.5 (Bocatoma EPA) 1995-2004 .......................................................... 140Figura N 86 Mtodo curva de duracin de caudales Q90 (Bocatoma EPA) 1995-2004 ............ 141Figura N 87 Serie histrica de caudales diarios Navarco 1995-2004 ........................................ 142Figura N 88 Serie histrica de caudales mensuales Navarco 1995-2004 ................................. 143Figura N 89 Serie histrica de caudales mensuales Navarco 1995-2004 ................................. 143Figura N 90 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo de Texas ............ 144Figura N 91 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo de Utah .............. 145Figura N 92 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo de NGPRP .......... 146Figura N 93 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo Flow DurationCurves ........................................................................................................................................ 146Figura N 94 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo de Navarro ......... 147Figura N 95 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo Vasco ................ 148Figura N 96 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo Tessman ............. 148

Figura N 97 Rgimen adoptado de caudales mensuales NavarcoMtodo de Q95 ............... 149Figura N 98 Promedio mensual multianual Navarco ................................................................. 150.................................................................................................................................................... 152Figura N 99 Comparacin de metodologas a escala mensual Navarco ................................... 152Figura N 100 Comportamiento de las metodologas en cada mes (Navarco) (1) ..................... 153Figura N 101 Comportamiento de las metodologas en cada mes (Navarco) (2) ...................... 154Figura N 102 Metodologas a escala anual (Navarco)Mtodo de Matthey ........................... 155


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Figura N 103 Rgimen adoptado de caudales anuales (Navarco)Mtodo de DGOH ............ 156Figura N 104 Rgimen adoptado de caudales anuales (Navarco)Mtodo de Suizo ............... 157Figura N 105 Rgimen adoptado de caudales anuales (Navarco)Asturiano ........................ 158Figura N 106 Promedio multianual (Navarco) 1995 - 2004 ....................................................... 159Figura N 107 Comparacin de metodologas a escala anual (Navarco) 1995 -2004 ................ 161Figura N 108 Comportamiento de las metodologas en cada ao (Navarco) 19952004 (1).. 162Figura N 109 Comportamiento de las metodologas en cada ao (Navarco) 19952004 (2). 163Figura N 110 Anlisis de frecuencias Mtodo del 7Q10 (Navarco) 1995-2004 ........................ 165Figura N 111 Mtodo curva de duracin de caudales Q97.5 (Navarco) 1995-2004 ................. 167Figura N 112 Mtodo curva de duracin de caudales Q90 (Navarco) 1995-2004 .................... 168Figura N 113 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 2) 1995-2004 ...................... 170Figura N 114 Metodologa del Q95 (Tramo N 2) 1995-2004 .................................................... 170Figura N 115 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 3) 1995-2004 ..................... 171Figura N 116 Metodologa del Q95 (Tramo N 3) 1995-2004 ................................................... 171

Figura N 117 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 4) 1995-2004 ...................... 174Figura N 118 Metodologa del Q95 (Tramo N 4) 1995-2004 ................................................... 174Figura N 119 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 5) 1995-2004 ..................... 175Figura N 120 Metodologa del Q95 (Tramo N 5) 1995-2004 ................................................... 175Figura N 121 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 6) 1995-2004 ..................... 178Figura N 122 Metodologa del Q95 (Tramo N 6) 1995-2004 .................................................. 178Figura N 123 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 7) 1995-2004 ...................... 179.................................................................................................................................................... 179Figura N 124 Metodologa del Q95 (Tramo N 7) 1995-2004 ................................................... 179Figura N 125 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 8) 1995-2004 ..................... 182Figura N 126 Metodologa del Q95 (Tramo N 8) 1995-2004 .................................................... 182Figura N 127 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 9) 1995-2004 ...................... 183.................................................................................................................................................... 183Figura N 128 Metodologa del Q95 (Tramo N 9) 1995-2004 ................................................... 183Figura N 129 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 10) 1995-2004 ................... 186Figura N 130 Metodologa del Q95 (Tramo N 10) 1995-2004 ................................................ 186Figura N 131 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 11) 1995-2004 ................... 187.................................................................................................................................................... 187Figura N 132 Metodologa del Q95 (Tramo N 11) 1995-2004 ................................................... 187Figura N 133 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 12) 1995-2004 .................... 190.................................................................................................................................................... 190

Figura N 134 Metodologa del Q95 (Tramo N 12) 1995-2004 ................................................ 190Figura N 135 Serie histrica de caudales mensuales Tramo N 13) 1995-2004 ..................... 191.................................................................................................................................................... 191Figura N 136 Metodologa del Q95 (Tramo N 13) 1995-2004 ................................................. 191.................................................................................................................................................... 192Figura N 137 Serie histrica de caudales mensuales (Tramo N 14) 1995-2004 ................... 192.................................................................................................................................................... 192


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Figura N 138 Metodologa del Q95 (Tramo N 14) 1995-2004 ................................................. 192Figura N 139 Serie histrica de caudales diarios estacin limnigrfica Centro Experimental de laGuadua sobre el cauce del Ro Verde 1995-2004 ....................................................................... 197Figura N 140 Serie histrica de caudales estacin limnigrfica Centro Experimental de la Guaduasobre el cauce del Ro Verde 1995-2004 .................................................................................... 197Figura N 141 Serie histrica de caudales mensuales estacin limnigrfica Centro Experimentalde la Guadua sobre el cauce del Ro Verde 1995-2004 .............................................................. 198Figura N 142 Promedio mensual multianual (Estacin limnigrfica Centro Experimental de laGuadua sobre el cauce del Ro Verde) ....................................................................................... 199Figura N 143 Comparacin de metodologas a escala mensual (Estacin limnigrfica CentroExperimental de la Guadua sobre el cauce del Ro Verde) ......................................................... 201Figura N 144 Promedio multianual (Estacin limnigrfica Centro Experimental de la Guaduasobre el cauce del Ro Verde) 19952004 ................................................................................ 202Figura N 145 Comparacin de metodologas a escala anual (Estacin limnigrfica Centro

Experimental de la Guadua sobre el cauce del Ro Verde) ......................................................... 203Figura N 146 Rgimen adoptado de caudales mensuales (Estacin limnigrfica CentroExperimental de la Guadua sobre el cauce del Ro Verde)Q95 ............................................... 204Figura N 147 Anlisis de frecuencias 7Q10 (Estacin limnigrfica Centro Experimental de laGuadua sobre el cauce del Ro Verde) ....................................................................................... 205Figura N 148 Curva de duracin de caudales Q97.5 (Estacin limnigrfica Centro Experimentalde la Guadua sobre el cauce del Ro Verde) 1995-2004 ............................................................. 206Figura N 149 Curva de duracin de caudales Q90 (Estacin limnigrfica Centro Experimentalde la Guadua sobre el cauce del Ro Verde) 1995-2004 ............................................................. 207Figura N 150 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante, caudalcirculante concesionado (aguas abajo de captacin) y el caudal ecolgico estimado para el puntode Bocatoma EPA ....................................................................................................................... 209Figura N 151 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante y el caudalecolgico estimado para el punto de la Estacin de bombeo de EPA (Chagual) ....................... 211Figura N 152 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante, caudalcirculante concesionado y el caudal ecolgico estimado para el punto de la Descarga de la PCHCampestre .................................................................................................................................. 212Figura N 153 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante, caudalcirculante concesionado y el caudal ecolgico estimado para el punto de la Bocatoma La Tebaida.................................................................................................................................................... 214Figura N 154 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante, caudal

circulante concesionado y el caudal ecolgico estimado para el punto de la PCH La Unin ....... 215.................................................................................................................................................... 216N 155 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante, caudal circulanteconcesionado y el caudal ecolgico estimado para el punto de la confluencia con la quebrada LaFlorida ......................................................................................................................................... 216


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Figura N 156 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante, caudalcirculante concesionado y el caudal ecolgico estimado para el punto de la confluencia con laquebrada El Pescador ................................................................................................................. 218Figura N 157 Comparacin del caudal a rgimen natural, caudal real circulante y el caudalecolgico estimado para el punto de la Estacin Limnigrfica Calle Larga .................................. 220Figura N 158 Hidrografa Cuenca Ro Quindo (Shape) ............................................................ 223Figura N 159 Subcuencas Ro Quindo (Shape) ...................................................................... 224Figura N 160 Tramos Ro Quindo y Estaciones Climatolgicas, Limnigrficas Puntos decaptacin y Sitios de retorno (Shape).......................................................................................... 226Figura N 161 Diseo Tabla Metodologas Escala Mensual (ArcGIS V 9.3) ............................... 227Figura N 162 Diseo Tabla Metodologas Escala Anual (ArcGIS V 9.3) ................................... 227Figura N 163 Diseo Tabla Metodologas Aplicadas en Colombia (ArcGIS V 9.3) ..................... 228Figura N 164 Interface ArcMap(ArcGIS V 9.3) ........................................................................... 229Figura N 165 Interface ArcMap-UMC del ro Quindo (ArcGIS V 9.3) ....................................... 229

Figura N 166 Tabla de atributos capa Tramos_Ro_Quindo(ArcGIS V 9.3) .............................. 230Figura N 167 Seleccin de las tablas con caudales ecolgicos (ArcGIS V 9.3) ........................ 231Figura N 168 Tabla de caudales ecolgicos (ArcGIS V 9.3) ...................................................... 231Figura N 169 Configuracin de graficas (ArcGIS V 9.3) ............................................................ 232Figura N 170 Grafico Q_ECO_Mensual(ArcGIS V 9.3) ............................................................. 233Figura N 171 Ventana de configuracin de reportes (ArcGIS V 9.3) ........................................ 233Figura N 172 Presentacin reportes de metodologas para la estimacin de caudalesecolgicos en la UMC del ro Quindo (ArcGIS V 9.3) ................................................................. 235Figura N 173 Ventana de Hipervnculos (ArcGIS V 9.3).......................................................... 236Figura N 174 Resultados caudales ecolgicos UMC del ro Quindo en MS Excel (ArcGISV_9.3) ......................................................................................................................................... 237


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1.0 INTRODUCCIN

El agua es objeto de demanda para todas las especies de vida; su cantidad es finita y mucho

menor es la cantidad disponible de agua dulce (Lozano, 2005). A esto se le agrega el hecho deque el agua es vital para el desarrollo socioeconmico de una ciudad, desarrollo que en laactualidad no tiene lmite y que genera una diversidad de usos que se le da al agua, y que a suvez impulsa al detrimento de la calidad de esta, as como al deterioro paulatino de los demsrecursos naturales en una cuenca.

Figura N 1 Disponibilidad de Agua Dulce (GWP, 2005)

Es as como debido al desarrollo tecnolgico y poblacional de las ciudades, la sociedad se havisto obligada a intervenir de manera imprudente al medio ambiente, ms precisamente a lascuencas hidrogrficas a partir de la utilizacin del agua para uso domstico, industrial, agrcola,elctrico, entre otros, los cuales de una u otra manera afectan la calidad, cantidad ycomportamiento de los cuerpos de agua, al igual que perjudican el ecosistema fluvial all presente.

Es a partir de esta problemtica que en la actualidad ya se piensa en un desarrollo sostenible delas ciudades a partir de la utilizacin de los recursos naturales, y en caso particular el recursohdrico, sin llevar a estos a un estado crtico de conservacin mediante la planificacin y gestin

integral del recurso hdrico a partir de una serie de herramientas de apoyo, metodologas,instrumentos econmicos y jurdicos que posibilitan la toma de decisiones a la hora de undesarrollo sostenible de una ciudad.

La Asociacin Mundial para el Agua (Global WaterPartnership GWP) define la gestin integradadel agua como un proceso que promueve la gestin y el aprovechamiento coordinado del agua, la


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tierra y los recursos relacionados, con el fin de maximizar el bienestar social y econmico demanera equitativa sin comprometer la sustentabilidad de los ecosistemas vitales (GWP, 2005).

Uno de los temas relevantes dentro de la gestin integral del recurso hdrico es la determinacin

de caudales ecolgicos o ambientales, el cual se conoce como aquel caudal que se debe dejarcorrer en una fuente hdrica despus de un aprovechamiento hdrico (modificacin del rgimennatural) para mantener las funciones y dinmicas ecolgicas de las diferentes comunidadesbiticas presentes en un ecosistema fluvial (Palau, 1994, citado en Lozano, 2005). Dichoscaudales se obtienen a partir de distintas metodologas creadas en distintas partes del mundosegn las caractersticas morfolgicas, hidrolgicas, hidrulicas, fsicas y biolgicas de cadaregin.

El estudio de estimacin de caudales ecolgicos es incipiente en Colombia (algunas propuestasdel IDEAM, EPM, Universidad del Valle) y en varios pases Latinoamericanos; muchas de lasconcesiones de agua a usuarios que otorgan las autoridades encargadas de administrar los

recursos hdricos, carecen de un estudio hidrolgico adecuado y mucho menos de la estimacinde un caudal ecolgico aguas abajo de cada aprovechamiento. En el caso particular de la UMCRo Quindo, existen varios aprovechamientos del recurso hdrico a lo largo de este,principalmente para uso domstico, generacin de energa, e industria; los cuales en algunosperiodos secos del ao requieren un caudal considerable poniendo en riesgo al ecosistema y a lacintica propia del ro aguas abajo de estas captaciones.

En este proyecto se har la aplicacin de las diferentes metodologas de caudales ecolgicos(actualmente llamados caudales ambientales) para la UMC Ro Quindo teniendo en cuenta losusos del agua actuales en el departamento y visualizando el futuro del recurso hdrico en este,contemplando la posibilidad de tener una nueva extraccin de agua con la estacin de bombeode las Empresas Pblicas de Armenia (EPA).


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2.0 OBJETIVOS

2.1 Objetivo General

Realizar un estudio sobre la determinacin de Caudales Ecolgicos en la UMC ro Quindo,haciendo nfasis en mtodos hidrolgicos e hidrulicos para su estimacin, como apoyo a la tomade decisiones en la Planificacin y Gestin del Recurso Hdrico en dicha cuenca.

2.2 Objetivos Especficos

Contribuir a la toma de decisiones en la Planificacin y Gestin de Recursos Hdricos,garantizando el buen estado ecolgico de un ro o cuenca hidrogrfica.

Recolectar, procesar y clasificar la informacin hidrolgica en las estaciones de la cuenca.

Recopilacin de Metodologas de caudales Ecolgicos implementados en Colombia

Identificar y cuantificar las extracciones representativas del recurso hdrico en la UMC RoQuindo, tales como: abastecimiento para las ciudades de Armenia, Circasia, La Tebaida,pequeas Centrales Hidroelctricas, entre otros usos del agua.

Restitucin de caudales a rgimen natural de la UMC Ro Quindo.


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3.0 MARCO CONCEPTUAL

3.1 CAUDAL ECOLGICO

Un caudal circulante por un cauce puede ser considerado ecolgico si asegura el mantenimientodel patrimonio hidrobiolgico y sociocultural del medio fluvial, de forma compatible con lanecesidad de abastecimiento domstico y de suministro agrcola e industrial. Adems, deber serrepresentativo de la variabilidad natural del rgimen de caudales del ro y habr de contemplar elcorrecto funcionamiento de las diversas componentes asociadas al ecosistema fluvial, entre lasque cabe resaltar la flora y fauna propias del mismo, la calidad fsico-qumica de las aguassuperficiales y subterrneas, el dinmico equilibrio geomorfolgico del sistema o el conjunto devalores sociales, econmicos, culturales y paisajstico del ro. En este sentido, el referido caudal

ecolgico deber estar acompaado de un conjunto de criterios e indicadores que constituyanprogramas de vigilancia y seguimiento de los requerimientos bsicos definidos con anterioridad(MAGDALENO, 2005).

La determinacin de un caudal ecolgico requiere la adopcin de diferentes objetivos y escenariosque ayuden a los gestores a decidir sobre el umbral mnimo requerido para el correctofuncionamiento de sistema (DYSON et al.,2003). Ante el gran nmero de procesos integrados enel medio fluvial, se requiere la intervencin de equipos multidisciplinares y de representantes delos sectores implicados en su gestin, con el fin de consensuar un rgimen de caudalesambientales que sea comprendido y asumido por todos ellos y, por tanto, y en ltimo trmino, porel conjunto de la sociedad (KING et al.,1998).

3.2 MTODOS PARA LA ESTIMACIN DE CAUDALES ECOLGICOS

Para la estimacin de caudales mnimos o ecolgicos existe una gran variedad tanto de enfoques,como de mtodos, por lo cual, no se puede precisar a ciencia cierta, que la aplicacin de unmtodo determinado, es la verdad absoluta en cuanto a la cantidad de agua que requiere unecosistema fluvial. Dado ese gran abanico de enfoques y mtodos, se puede llegar a dar un valoraproximado de caudal ecolgico mediante la aplicacin algn mtodo emprico, para ello se usan

expresiones matemticas o porcentajes, que se aproximen a las necesidades propias de unecosistema, por ejemplo, mediante mtodos holsticos, entre otros. La variacin temporal tambindistingue a los diferentes mtodos: algunos se limitan a dar un valor de un caudal constante comomnimo para un tramo o sector de un ro, otros permiten estimar un "Rgimen Ambiental deCaudales", en el cual, se dan valores medios para los diferentes meses del ao e incluso a niveldiario (LOZANO, 2005).


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Segn las revisiones de Magdaleno, 2004; Tharme, 2003; Palau, 2003; Mayo, 2002; HidrotcnicaPortuguesa et. al, 1999; bsicamente existen cinco enfoques o mtodos, dentro de los cuales,aparecen las diferentes metodologas para la estimacin, determinacin o clculo de los caudalesecolgicos (mnimos o de mantenimiento)(LOZANO, 2005):

Mtodos o enfoque hidrolgico Mtodos o enfoque hidrulico Mtodos o enfoque hidrobiolgico (simulacin de hbitat) Mtodos o enfoque holstico Mtodos o enfoque ecohidrolgico

3.2.1 Mtodo s hi dr ol gic os

En estos mtodos, el caudal ecolgico se deduce a partir de datos hidrolgicos tratados mediante

diversos mecanismos (caudales clasificados, porcentajes del caudal medio, anlisis de seriestemporales, etc.). Pueden incorporar diversas frmulas e ndices hidrolgicos, variables propias dela cuenca, o consideraciones hidrulicas, biolgicas y/o geomorfolgicas. Los ndices utilizados seeligen a partir de una combinacin de anlisis estadsticos y observaciones directas en ros desimilares condiciones hidrolgicas y/o ecolgicas (MAGDALENO, 2005).

Los mtodos hidrolgicos se pueden considerar como los ms verstiles, dado que son aplicablesa distintas escalas, desde la planificacin hidrolgica hasta la gestin de tramos concretos. Poresta razn, fueron posiblemente los ms difundidos en los albores de la utilizacin y clculo de loscaudales ecolgicos (MAGDALENO, 2005).

3.2.1.1 Mtodo de Ma tth ey

El mtodo de Matthey consiste en estimar el caudal mnimo a partir de aquel caudal que circula almenos durante trescientos das al ao (Q300: caudal superado en 300 das del ao, obtenido apartir de la curva de caudales clasificados).

3.2.1.2 Mtodo de la Dir ecc in Gene ral de Ob ras Hid rul ic as d e Esp aa (DGOH)

En Espaa, la DGOH determina el caudal mnimo permanente igual al 10% del caudal mediointeranual.

3.2.1 .3 Mtodo Su izo

La legislacin Suiza se basa en un mtodo que utiliza frmulas empricas para la cuantificacin delcaudal mnimo. Para el establecimiento del caudal mnimo se hace una distincin entre aguas


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pisccolas y no pisccolas (o bien aguas sin inters pisccola aunque tengan peces, por lasescasas dimensiones de los cauces).

3.2.1 .4 Mtodo d e Texas

El mtodo de Texas define un porcentaje variable de la mediana mensual, de forma que seconsideren las caractersticas hidrolgicas y biolgicas de los cursos de agua no salmoncolas,considerando determinadas especies lticas como especies indicadoras, y un ndice hidrolgicoque refleje el rgimen de caudales del curso de agua (MAGDALENO, 2005). Otros factores quetambin se consideran son las diferencias regionales a nivel de la diversidad especfica, losestadsticos de medida de la tendencia central de los registros histricos de caudales y lamimetizacin del patrn zonal de distribucin de caudales (MATTHEWS JR. & BAO, 1991).

3.2.1 .5 Mtodo d e Utah

Este mtodo utiliza los mnimos mensuales histricos, determinando un rgimen de caudales concarcter mensual, en el que el caudal mnimo de cada mes es el mnimo registrado en una seriesuficientemente larga de aos (LOZANO, 2005).

3.2.1.6 Mtod o NGPRP (Prog rama de rec ur sos de las Gran des Llanuras de EE.UU)

El mtodo NGPRP (Northern Great Plains ResourceProgram, USA 1974), utiliza registros

histricos de caudales medios mensuales y define tres grupos, en funcin de ciertasprobabilidades de excedencia: caudales bajos, caudales normales y caudales altos. El rgimen decaudales ambientales final se obtiene como la serie de caudales ecolgicos para cada mes(LOZANO, 2005).

3.2.1.7 Mtodo de Hop pe

Est basado en curvas de duracin de caudales y en los requerimientos biolgicos de laspoblaciones pisccolas, expresados a travs de las necesidades de las poblaciones de truchas deros en el estado de Colorado, EE.UU (HOPPE, 1975). Supone una de las primeras etapas en el

desarrollo de estos mtodos en la que se reconoce la relacin entre los percentiles de una curvade duracin de caudales y distintas condiciones favorables para la supervivencia de determinadascomunidades biolgicas. El mtodo establece tres niveles de caudales importantes para laspoblaciones pisccolas, segn tres objetivos bsicos: alimento y refugio, reproduccin yregeneracin del cauce; que define como caudales que son igualados o superados durante unperiodo de tiempo determinado.


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3.2.1.8 Anlisis de la frecuenc ia de caudales (Flow Duratio n Cur ves)

El mtodo bsico consiste en el anlisis de frecuencia de caudales en cada mes del ao,utilizando datos diarios. El caudal es diferente para cada uno de los meses del ao,determinndose en realidad un rgimen de caudales, lo que ya supone un avance considerablecon respecto al mantenimiento de un caudal fijo en toda poca (LOZANO, 2005).

3.2.1.9 Mtodo Ast ur ian o

La normativa asturiana establece tres niveles de proteccin de los cauces, basando el clculo delcaudal mnimo en el mtodo suizo. El caudal mnimo se calcula a partir del Q347, obtenidomediante la frmula aceptada por la legislacin Suiza antes mencionada.

3.2.1 .10 Mtodo Navar ro

La normativa Navarra obtiene el caudal mnimo, inspirndose tanto en la ley suiza como en lafrancesa. Se hace una distincin en funcin de que las poblaciones pisccolas sean de salmnidoso de ciprnidos.

3.2.1 .11 Mtodo Vas co

El mtodo se basa en el mantenimiento de la diversidad ecolgica. La diversidad se mide por elnmero de taxones de la comunidad de macro invertebrados bentnicos, pero a pesar de estecomponente biolgico, bsicamente es un mtodo matemtico. En efecto, el mtodo se basa en elanlisis de las series de datos foronmicos, de datos pluviomtricos y de calidad de las aguas,considerando la contaminacin qumica e identificando las posibles agresiones al medio fluvial. Enla aplicacin del mtodo se obtienen las relaciones existentes entre superficie de cuenca vertiente,caudal y otros parmetros hidrulicos con el nmero de taxones de macroinvertebrados existentesen el tramo considerado.

El caudal ecolgico "aconsejable" determinado por este mtodo es un caudal de base que, debemantenerse todo el ao y que no debe disminuir salvo casos excepcionales (por ejemplo, sequa

prolongada) (LOZANO, 2005).

3.2.1 .12 Mtodo de l 7Q10

El caudal ecolgico es el valor correspondiente al caudal mnimo medio de siete dasconsecutivos, para un periodo de retorno de 10 aos (MAGDALENO, 2005).


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3.2.1 .13 Mtodo de l Q95

Se refiere al caudal que tiene un 95 % de posibilidad de ser igualado o superado a escala anual.

3.2.2 Mtodos h id rulicos

Los conocidos como mtodos hidrulicos emplean los cambios ocurridos en variables hidrulicassencillas (permetro mojado, calado mximo, velocidad media) medidas, generalmente, en una ovarias secciones, a partir de los cambios de caudal, para establecer relaciones con los factoresrelacionados con el hbitat de las especies objetivo que son considerados como limitantes paraellas. La secciones son emplazadas en lugares donde el mantenimiento de los caudales seconsidera ms crtico o donde los hbitats son ms sensibles a la reduccin de estos caudales(MAGDALENO, 2005).

3.2.2.1 Mtodo de Tenn ant o Mon tana

El mtodo de Tennant ha sido desarrollado y puesto a punto por hidrobilogos del estado deMontana partiendo de datos de once ros (Elser, 1972; Tennant, 1974, 1976) con poblaciones desalmnidos y de ciprnidos, se basa en la hiptesis de que "las condiciones de hbitat para la vida

pisccola son cualitativamente muy parecidas en una corriente de agua o en otra para un mismo

porcentaje del caudal medio anual'. En su aplicacin se estudian tres variables hidrulicas,consideradas fundamentales en la capacidad de acogida del medio para las especies pisccolas;stas son: el porcentaje de permetro mojado con respecto a la anchura del lecho, la profundidady la velocidad medio (LOZANO, 2005).

3.2.2.2 Mtodo de Mo nt ana

El mtodo de Montana es una simplificacin del mtodo de Tennant y se aplica de una forma mssencilla, considerando slo tres caudales obtenidos del mdulo interanual (Qan) (LOZANO, 2005).

3.2.2.3 Mtodo de Tes sm an

Este mtodo es a su vez, una modificacin del mtodo de Montana (Bozeman, 1976), y as es

conocido (Mtodo de Tennant modificado). Estima los caudales mnimos comparando unporcentaje determinado del caudal medio interanual (Qan) con el caudal medio mensual (Qmes).Pueden utilizarse caudales diarios o mensuales, en este ltimo caso los valores finales obtenidosson algo ms altos. Presenta una mejora con respecto al mtodo de Tennant, al calcular caudalesmnimos para cada mes del ao (LOZANO, 2005).


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4.0 METODOLOGA

Para estimar los caudales ecolgicos para la UMC Ro Quindo se sigui la metodologa

presentada a continuacin:

4.1 Fase I: PRELIMINARES

Revisin bibliogrfica: la bibliografa fue un elemento indispensable durante el desarrollodel proyecto. El registro bibliogrfico permiti establecer que metodologas han sidoutilizadas en el pas, adems de identificar metodologas aplicadas en diferentes lugaresdel mundo, de esta manera se pudo hacer una comparacin con diversas investigaciones

realizadas en otras cuencas.

Recopilacin de la informacin requerida: En el proyecto se utiliz informacin hidro-meteorolgica de los aos de estudio contenida en los archivos de la CRQ, EmpresasPblicas de Armenia (EPA E.S.P) y la Empresa Multipropsito de Calarc E.S.P.

Reconocimiento del sitio de estudio: Se realizaron salidas de campo para tomarinformacin primaria del cauce del ro, mediante aforos realizados en diferentes puntos.Cabe resaltar que estos aforos se realizaron en temporadas de sequa, debido a que es en

esta donde se dan los caudales ms bajos. Esta informacin se utiliz para poderdeterminar los caudales ecolgicos en los puntos de aforo, como tambin calibrar elmodelo lluvia escorrenta.

4.2 Fase II: ANLISIS DE LA INFORMACIN

Digitalizacin de la informacin: Se adecu la informacin que se encontraba en formatofsico y se digitaliz, para facilitar el manejo de esta.

Completado de datos: En la revisin de la informacin se encontraron algunas estacionesincompletas en lo referente a los datos de estudio, por lo cual fue necesario utilizarmtodos estadsticos apoyados en una hoja de clculo, para hacer su completado ypermitir su posterior procesamiento.


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4.3 Fase III: RESTITUCION A REGIMEN NATURAL.

Construccin del modelo hidrolgico de la

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