Analisis Hidrologico De La Cuenca San Andres.docx

TRABAJO DE HIDROLOGIA

Sebastian Gómez Ríos

Gabriela Serrano Arguello 1098753701 Yaleimy Yerce Castaño1152463826 María Alejandra Zuluaga Gómez 1128417467 Francy Milena Chavarría Chavarría 1037450055

Facultad de Arquitectura e Ingeniería Institución Universitaria Colegio Mayor de Antioquia Medellín, 2018

1. Análisis Serie de Caudales. a.

Ubicar espacialmente el río asignado. Describir generalidades del rio. ¿Porque es importante el rio?

AREA DE ESTUDIO Para el desarrollo de este trabajo el área de estudio corresponde a la cuenca Río San AndrésColombia. San Andrés de Cuerquia es un municipio perteneciente a la subregión Norte del departamento de Antioquia. Se encuentra enmarcado por las montañas de la cordillera Central y está en la zona de influencia de la represa Hidroituango. (Vallejo, 2015). Se encuentra ubicado en la región del norte del departamneto de Antioquia, separado de la ciudad de Medellin por 132 kilometros y una altura de 1475 m.s.n.m con diferentes pisos termicos.posee Una superficie de 177 kms cuadrados con 34 veredas de tierra aptas para el ganado de leche y una gran variedad de productos agricolas como base d ela economia. (Moreno, 2011) El rio San Andrés pasa por varias veredas como Santa Gertrudis, loma Grande, el Bujio y se ubica a los 5 graado, 15 minutos de latitud norte y 76 grados de longuitus occidental; posee aproximandamnete 1.7 km de longuitud , es un rio no navegable se caracteriza por contener sustratos rocosos, aguas rapidas y extensas zonas deforestación debido a deslizamientos de tierras. (Moreno, 2011). Por parte de la empresa Celsia, se tiene proyectado la construcción de una pequeña central hidroeléctrica, denominada de generación a filo de agua, esto quiere decir, que no requiere embalse y toma el agua directamente del río y la devuelve intacta (Celsia, 2017) Este proyecto ocupa el 0.15% del área total de la cuenca del río San Andrés la cual tiene una extención de 14840 hectáreas, tendra una capacidad de generación de 19.9 megavatios. (Celsia, 2017) GENERALIDADES:  El rio es un atractivo turístico  Sirve para explotación minera  Asentamientos de la población  se extrae material para construcción (gravilla, arena gruesa), en el sitio denominado Taque al norte del municipio. (Antioquia, 2011)  Vierte sus aguas al rio cauca (Vallejo, 2015)  El agua es utilizada para uso doméstico y de consumo en algunos lugares  El agua es utilizada para riego de cultivos. Otro Municipio el cual el río es de gran importancia y donde se ubica la estación hidrológica es San José de la Montaña. El municipio de San José de la Montaña está ubicado en el Norte Antioqueño, localizado sobre un amplio valle formado por la quebrada San José en el costado noroeste de los Llanos de Cuivá, en la cordillera Central Colombiana; a una distancia de 129 kilómetros del Municipio de Medellín por la vía troncal del norte, que conduce hacia los Municipios de San Andrés de Cuerquia, Toledo e Ituango. (Plan de Desarrollo San José de la Montaña , 2016) Predomina en su territorio un relieve ondulado, generado por el sistema de la Cordillera Central; tres cuchillas dan origen a la cuenca del río San Andrés y a las subcuencas de las quebradas San

José y Santa Inés. Tiene una extensión de 127 Km2, su clima es frío, con una temperatura promedio de 13º C; Con una altura de 2550 m.s.n.m; Su área urbana se encuentra a 60º 50´ 54" de latitud Norte y 75º 41´ 07" de longitud Oeste del meridiano de Greenwich. (Plan de Desarrollo San José de la Montaña , 2016). San José de la Montaña, es un municipio que posee abundantes recursos hídricos, donde su principal fuente está representada por la quebrada San José que cruza al este del área urbana en dirección noroeste, para verter finalmente sus aguas en el río San Andrés. Otras quebradas de importancia en el municipio son: quebrada Santa Inés, que desemboca en el río San Andrés y los caños El Jurto, El Filo, la Perra, Colegurre, y Villa luz. (Plan de Desarrollo San José de la Montaña , 2016)

UBICACIÓN DEL MUNICIPIO

SAN ANDRÉS DE CUERQUIA, ANTIOQUIA

Río San Andrés (Hidrografía) Departamento: Antioquia Municipio: San José de la Montaña Latitud: 6.755 Longitud: -75.6839

UBICACIÓN DE LA DESEMBOCADURA DEL RÍO RÍO SAN ANDRÉS

b. Buscar una estación de caudal que se encuentre sobre el rio asignado. Descargar los datos de

caudales medios mensuales para la estación seleccionada, a través de la página del Sistema de Información del Recurso Hídrico - SIRH-

(IDEAM, IDEAM) Caudales medios mensuales (EXCEL)

(IDEAM, IDEAM) c.

Graficar la serie de caudales de la estación seleccionada. Indicar el porcentaje de datos faltantes, la fecha de inicio del registro, y en caso de que aplique, la fecha de suspensión. Calcular y graficar el ciclo anual de la serie de caudales. Interprete los resultados. Calcular el caudal medio. RESULTADOS E INTERPRETACIÓN:

PORCENTAJE DATOS FALTANTES

0,134259259 13%

FECHA DE INICIO: 15 DE MAYO DE 1980 FECHA SUSPENSIÓN: La estación se encuentra ACTIVA, sin embargo solo se tiene registro hasta diciembre de 2015

GRAFICA DE LA SERIE DE CAUDALES

INTERPRETACIÓN: En esta grafica muestra la información sobre la serie de caudales. Las variables representadas son los caudales medios mensuales y el tiempo medido en años (1980-2015), / meses (enerodiciembre) en los que se miden dichos caudales. Su comportamiento deja en evidencia que los caudales no han tenido una estabilidad a lo largo de los años, ni tampoco en los diferentes meses, sin embargo se puede evidenciar que el pico más alto está en el año 1989 exactamente en octubre con un valor de 15,9 y el más bajo es en marzo de 1988 con un valor 2,31.

CICLO ANUAL DE LA SERIE DE CAUDALES

INTERPRETACIÓN: En esta grafica contiene información sobre el ciclo anual (1980-2015) de la serie de caudales. Las variables representadas son los caudales obtenidos de cada año medio en promedio y el tiempo medido en meses Su comportamiento indica altas y bajas en los promedios de caudales. En la gráfica se puede evidenciar que el valor más es en el mes de octubre, esto quiere decir que las mediciones de caudales en todos los años (1980-2015) fue mucho mayor en comparación a los demás meses de esos años y el valor más bajo es en el mes de febrero, indicando que los valores de medición de caudales en los años estudiados fueron los más bajos en comparación con los demás meses.

CAUDAL MEDIO. CUDAL MEDIO

6,684411765

d. Realizar un análisis de correlación cruzada entre la serie de caudales, y los índices ONI

(ENSO), NAO, y PDO. ¿Qué significa cada índice? Realice los correlogramas de cada caso, incluyendo rezagos de 0 al 12. Interprete los resultados. 

INDICE ONI: El Índice Oceánico de El Niño (ONI en inglés), es de hecho el estándar que la NOAA utiliza para identificar eventos cálidos (El Niño) y fríos (La Niña) en el océano Pacífico tropical. Se calcula como la media móvil de tres meses de las anomalías de la temperatura superficial del mar para la región El Niño 3.4 (es decir, la franja comprendida entre 5°N-5°S y 120°-170°W). Para efectos históricos, la identificación de episodios cálidos (anomalías positivas, El Niño) o fríos (anomalías negativas, La Niña). (E.S.P., 2013) El ONI es la principal medida para hacer seguimiento y predecir el ENSO, y se compone de tres fases: El niño, que se caracteriza por valores positivos del ONI ≥ 0,5°C, durante tres meses continuos; La Niña, caracterizada por valores negativos del ONI ≤-0,5, durante tres meses continuos; y la fase Neutra que presenta valores del ONI entre -0,5°C y 0,5°C. (Cenicafé, 2009)



INDICE NAO: índice basado en estaciones de invierno (diciembre a marzo).se basa en la diferencia de la presión normalizada del nivel del mar (SLP) entre Lisboa, Portugal y Stykkisholmur / Reykjavik, Islandia desde 1864. Los valores positivos del índice NAO están típicamente asociados con westerlies más fuertes que el promedio en las latitudes medias, sistemas meteorológicos más intensos sobre el Atlántico Norte y un clima más húmedo / más suave en Europa occidental. Los índices mensuales, estacionales y anuales que usan fuentes de datos ligeramente diferentes para la estación sur también están disponibles. (Hurrell, 2018). La fase positiva del índice NAO: presenta unas presiones más altas que las habituales del centro de altas subtropicales y más profundas que las bajas presiones del Atlántico. El aumento de la diferencia de temperaturas da lugar a tormentas invernales más frecuentes e intensas que atraviesan el Océano Atlántico, así como a un desplazamiento más hacia el Norte. Como resultado de esto, se producen inviernos cálidos y húmedos en Europa e inviernos secos y fríos en Canadá y Groenlandia (Meteorología en Red, 2012).





La fase negativa del índice NAO: muestra un débil centro de altas presiones subtropical, así como un débil centro de bajas presiones de Islandia. El reducido gradiente de presión da como resultado un flujo menor y debilitado que atraviesa a lo largo de una ruta más oeste-este. Conducen aire húmedo al Mediterráneo y al no existir un flujo intenso de oeste a este, el aire frío siberiano puede descender a latitudes muy bajas, por lo tanto, se pueden producir nevadas más frecuentes en el sur de Europa. Sin embargo, Groenlandia tiene unas temperaturas invernales más templadas (Meteorología en Red, 2012).



INDICE PDO: Oscilación Decadal del Pacífico. Se calcula usando análisis de componentes principales de anomalías mensuales en la temperatura superficial del Océano Pacífico Norte. Para separar la variabilidad de dicho patrón del calentamiento global, se remueve la media mensual global de las anomalías de temperatura superficial del mar. (GERMÁN POVEDA, 2002).La periodicidad de este evento es de 15 a 20 años. Los

cambios de temperatura en esa región tienen un gran impacto en el clima de Norteamérica porque alteran el patrón de vientos, particularmente la ubicación de la corriente de chorro y de las tormentas. (Inapesca, 2015). El índice PDO es positivo cuando la temperatura es anómalamente cálida (niño) a lo largo de la costa de Norteamérica, Centroamérica y el Ecuador y fría (niña) en el interior del Pacífico Norte, y negativo cuando esa distribución se invierte (Inapesca, 2015), ONI

INTERPRETACIÓN Esta grafica contiene información sobre la correlación entre la serie caudales del rio san Andrés y el índice ONI. Las variables representadas son los rezagos en 12 periodos y la correlación entre la serie de caudales vs los resultados del ONI. En la gráfica se puede observar que todos los valores nos dio negativos esto es porque cuando una variable aumenta, la otra disminuía, en este caso la variable que aumentaba eran los caudales y la que disminuía era los índices del ONI. El valor del coeficiente de correlación puede variar de −1 a +1. Mientras mayor sea el valor absoluto del coeficiente, más fuerte será la relación entre las variables, es decir cuando el coeficiente más se aleje del cero, mayor será la correlación entre las dos variables, en nuestra grafica podemos evidenciar que el rezago que obtuvo una mayor correlación es el número 2, esto quiere decir que las variables son dependientes.

En Colombia el efecto del ONI actúa de esta forma: cuando hay niño se presentan sequias por ende el caudal en los ríos disminuye, y cuando se presenta niña fortalece el chorro del choco aumentando así las lluvias y esto hace que aumente el caudal de los ríos, entonces la relación caudal vs ONI podemos evidenciar que cuando el caudal aumentaba el índice disminuía y cuando el caudal disminuía el índice aumentaba. NAO

INTERPRETACIÓN Esta grafica contiene información sobre la correlación entre la serie caudales del rio san Andrés y el índice NAO. Las variables representadas son los rezagos en 12 periodos y la correlación entre la serie de caudales vs los resultados del NAO. En la gráfica se puede observar que se obtienen resultados positivos y negativos; los negativos se deben a bajas presiones en el océano Pacifico que favorecen altas precipitaciones, por ello aumenta el caudal y el resultado de la correlación es negativo; para los positivo se evidencia una disminución en las presiones del océano pacifico que disminuye el régimen de lluvias haciendo que los caudales der rio disminuyan. Es nuestra grafica podemos observar que el rezago con mayor correlación es el número 11, lo que nos indica que las variables son dependientes. PDO

INTERPRETACIÓN Esta grafica contiene información sobre la correlación entre la serie caudales del rio san Andrés y el índice PDO. Las variables representadas son los rezagos en 12 periodos y la correlación entre la serie de caudales vs los resultados del PDO. En la gráfica se puede observar que todos los valores son negativos, esto se debe a que cuando una variable disminuía la otra aumentaba, es decir, cuando tenemos época de sequias mi caudal disminuye y mi índice tomara valores positivos(aumentaba) y cuando tenemos época de lluvias el caudal en el rio aumenta y el índice toma valores negativos(disminuye), por esto que obtuvimos una correlación negativa significativas (aunque menores que -0.5), entre la PDO de un año determinado y los caudales de ese mismo año y los siguientes (años y caudales desde 1980 hasta 2015).

e.

Realizar el ciclo anual de caudal para cada una de las fases del ENSO: cálida (El Niño), fría (La Niña) y neutra. Graficarlos conjuntamente.

INTERPRETACIÓN En la gráfica se puede evidenciar el ciclo anual tanto para niño, niña y neutro. Logrando determinar a través de esta que durante ese año se presentaron mayores y en promedio más altos de precipitaciones en la región (anomalías positivas) y una disminución de las temperaturas (anomalías negativas). En el primer trimestre se evidencia promedio considerables en las precipitaciones de la zona. “la niña” reflejado en lluvias excesivas desde abril hasta octubre, es de anotar que las excesivas lluvias presentadas desde abril, prácticamente eliminaron la temporada seca de toda la mitad del año, por lo cual, la época lluviosa del segundo semestre, tuvo un impacto inusual, originando uno de los inviernos más fuertes de los últimos tiempos en esta región. En el último trimestre del año baja un poco el promedio de estas precipitaciones.

2. PRECIPITACIÓN a. Buscar una curva Intensidad-duración-frecuencia (IDF) de una estación cercana, o directamente sobre la cuenca. ESTACIÓN NUMERO 56 SAN BERNARDO

(IDEAM, IDEAM, s.f.) b.

Escoja la duración de la tormenta de diseño. Hallar la intensidad de la tormenta de diseño para periodos de retorno de 2,3, 5, 10, 25, 50 y 100 años.

c. Hallar la distribución temporal de la lluvia para las tormentas de diseño de los periodos de retorno de 2,3, 5, 10, 25, 50 y 100 años. d. Hallar la precipitación efectiva para cada una de las tormentas de diseño de los periodos de retorno mencionados anteriormente.

CONCLUSION: Se observa que la infiltración total e el suelo ocurre hasta el minuto 45 aproximadamente y que de allí en adelante el suelo comienza un procesos de saturación, ya que se nota el aumento de la precipitación efectiva acumulada, los aportes al caudal de nuestra cuenca en un periodo de retronó de dos años comienzan a partir del minuto 54 y se mantiene a un ritmo muy bajo.

CONCLUSION: la infiltración en el suelo total se da hasta el minuto 36 aproximadamente, luego que el suelo se satura por completo la Pe acumulada empieza a aportar al caudal del rio de manera casi que constante en un periodo de retorno de 3 años.

CONCLUSION: Para un periodo de retorno de 5 años el comportamiento es muy similar al de los 3 años, vemos una infiltración total en los primeros minutos y a partir del minuto 36 aproximadamente observamos la Pe que aumenta un poco y luego permanece casi que constante hasta el final de la lluvia.

CONCLUSION: se nota un comportamiento muy parecido al de las gráficas correspondientes a los periodos de retorno de 3 y 5 años, con diferencia que aunque el crecimiento de la Pe se da a partir del minuto 36 y tiene un comportamiento constante, este se da en menor proporción que en los dos anteriores.

Conclusión: la Pe se nota a partir del minuto 36 pero su comportamiento de ay en adelante es mucho más variable ya que en el minuto 72 se denota un descenso y luego un aumento de su volumen, estos son los aportes reales al caudal del rio.

CONCLUSION: para un periodo de retorno de 50 años se observa una infiltración mucho más rápida del agua en el suelo, la Pe empieza a aumentar su nivel a partir del minuto 27 y de ahí en adelante tiene un crecimiento importante, es uno de los periodos de retorno que más caudal aporta al rio, y se mantiene de forma casi constante.

CONCLUSION: aunque es un comportamiento similar al del periodo de retorno de 50 años, vemos que el comportamiento de la Pe no es tan constante, tiene una disminución importante es el minuto 72, aunque también es un aporta importante al caudal del rio.

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Cenicafé. (2009). Relación entre el Índice Oceánico de el Niño y la Lluvia, en la Región Andina Central de Colombia. Cenicafé, 164-165. E.S.P., I. A. (2013). informesanuales.xm. Recuperado el 23 de 09 de 2018, de http://informesanuales.xm.com.co/2013/SitePages/operacion/2-8-Anex-Indice-oceanicode-El-Ni%C3%B1o-(ONI).aspx# GERMÁN POVEDA, J. I. (10 de 2002). INFLUENCIA DE FENÓMENOS MACROCLIMÁTICOS SOBRE EL CICLO ANUAL DE LA HIDROLOGÍA COLOMBIANA: CUANTIFICACIÓN LINEAL, NO LINEAL Y PERCENTILES PROBABILÍSTICOS. Meteorología Colombiana(6), 121-130. Hurrell, J. y. (4 de 08 de 2018). The Climate Data Guide: Hurrell North Atlantic Oscillation (NAO) Index (basado en la estación). Recuperado el 23 de 09 de 2018, de https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/hurrell-north-atlantic-oscillation-naoindex-station-based IDEAM. (s.f.). IDEAM. Recuperado el 17 de 09 de 2018, de DETALLE DE ESTACIONES : http://sirh.ideam.gov.co:8230/Sirh/faces/oferta/detalle_estacion.jspx IDEAM. (s.f.). IDEAM. Recuperado el 09 de 17 de 2018, de SOLICITUD DE INFORMACION: http://www.ideam.gov.co/solicitud-de-informacion Inapesca. (2015). Inapesca. Obtenido de Inapesca: https://www.inapesca.gob.mx/portal/documentos/publicaciones/BOLETINES/hidroclimati co/INDICES-CLIMATICOS.pdf Meteorología en Red. (07 de 01 de 2012). Meteorología en Red. Obtenido de Meteorología en Red: https://www.meteorologiaenred.com/indice-nao-fases-positivas-y-negativas.html Moreno, D. M. (2011). Camaleon. Recuperado el 17 de 09 de 2018, de Estudio del Agua Rio San Andres de Cuerquia: https://es.calameo.com/read/000581245ebc496486093 UNAL. (s.f.). Oferta Hídrica. Obtenido de http://bdigital.unal.edu.co/6283/1/OFERTA_H%C3%8DDRICA_DEL_%C3%81REA_DE_MAN EJO_ESPECIAL.pdf Vallejo, L. T. (20 de 11 de 2015). el mundo . Recuperado el 17 de 09 de 2018, de San Andrés de Cuerquia : http://www.elmundo.com/portal/vida/turismo/san_andres_de_cuerquia.php#.W6BI7VUz bIU