Corporación Autónoma Regional de Caldas Subdirección de Recursos Naturales
Ordenamiento del uso del agua en la subcuenca del río Chinchiná localizada entre los municipios de I. TABLA DE CONTENIDO Manizales, Villamaría, Chinchiná y Palestina Convenio C087 2004
TOMO II
Caracterización climatológica, hidrológica e hidráulica de la cuenca del río Chinchiná
Fundación Profesional para el Manejo Integral del Agua
Caracterización Climatológica, Hidrológica e Hidráulica
Tabla de Contenido
TABLA DE CONTENIDO 2. ANTECEDENTES .................................................................................................................... 2-1 2.1 CARACTERIZACIÓN DE LA CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ .................................................. 2-2 2.1.1 TIPO Y USO DEL SUELO 2-2 2.2 CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DE LA CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ .................... 2-3 2.2.1 ÁREA, LONGITUD, PERÍMETRO Y ANCHO 2-4 2.2.2 ORIENTACIÓN 2-4 2.2.3 FACTOR DE FORMA (KF) 2-4 2.2.4 COEFICIENTE DE COMPACIDAD (KC) 2-4 2.2.5 ÍNDICE DE ALARGAMIENTO (IA) 2-5 2.2.6 ELEVACIÓN 2-5 2.2.7 PENDIENTE MEDIA 2-6 2.2.8 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN 2-6 2.2.9 ORDEN DE LOS CAUCES 2-8 2.2.10 LONGITUD DE LOS CAUCES DE ORDEN UNO 2-8 2.2.11 DENSIDAD DE DRENAJE (DD) 2-8 2.2.12 COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD 2-8 2.3 CARACTERIZACIÓN CLIMATOLÓGICA................................................................................... 2-8 2.3.1 RADIACIÓN SOLAR 2-9 2.3.2 RADIACIÓN DE ONDA LARGA 2-9 2.3.3 TEMPERATURA DEL AIRE 2-10 2.3.4 TEMPERATURA DE LA SUPERFICIE DEL AGUA 2-10 2.3.5 HUMEDAD O PRESIÓN DE VAPOR DE AIRE Diciembre 2005 2-11 2.3.6 VIENTO 2-11 2.3.7 ANÁLISIS DE EVAPORACIÓN Y EVAPOTRANSPIRACIÓN 2-12 2.3.8 PRECIPITACIÓN 2-17 2.3.9 BALANCE PRECIPITACIÓN – DEMANDA DE AGUA. 2-21 2.4 CARACTERIZACIÓN HIDROLÓGICA ..................................................................................... 2-22 2.4.1 CAUDAL 2-22 2.4.2 INSTRUMENTOS PARA MEDIR EL NIVEL 2-22 2.4.3 INFORMACIÓN BÁSICA DE CAUDALES 2-25 2.4.4 CURVAS DE DURACIÓN DE CAUDALES 2-27 2.4.5 TRANSPOSICIÓN DE CAUDALES 2-28 2.4.6 VARIACIÓN ESTACIONAL DE CAUDALES MEDIOS MENSUALES 2-28 2.4.7 ESTIMACIÓN DE CAUDALES MÁXIMOS O CRECIENTES 2-28
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II
Caracterización Climatológica, Hidrológica e Hidráulica
Tabla de Contenido
2.4.7 E 2-28 2.4.8 DETERMINACIÓN DE CAUDAL ECOLÓGICO 2-30 2.5 MODELACIÓN HIDROLÓGICA (HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER'S HYDROLOGIC MODELING SYSTEM - HEC – HMS) .......................................................................................... 2-36 2.5.1 FUNCIONAMIENTO DEL HEC - HMS 2-36 2.5.2 INFORMACIÓN REQUERIDA POR HEC - HMS 2-38 2.5.3 CALIBRACIÓN Y VALIDACIÓN DE LOS RESULTADOS ARROJADOS POR HEC-HMS 2-44 2.6 CARACTERIZACIÓN HIDRÁULICA ........................................................................................ 2-45 2.6.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO 2-45 2.6.2 SEDIMENTOS 2-46 2.6.3 MÉTODOS DE MUESTREO 2-47 2.6.4 MÉTODOS DE ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS 2-56 2.6.5 ESCALA DE TAMAÑOS DE LAS PARTÍCULAS WENTWORTH 2-57 3.
CARACTERIZACIÓN DE LA CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ............................. 3-1
3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6 3.3.7 3.3.8 3.3.9
HIDROGRAFÍA....................................................................................................................... 3-1 ZONA ALTA 3-2 ZONA MEDIA ALTA 3-2 ZONA MEDIA BAJA 3-2 ZONA BAJA 3-3 CLIMA Y SUELOS ................................................................................................................... 3-4 CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS DEL LA CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ ............... 3-5 ÁREA, LONGITUD, PERÍMETRO Y ANCHO 3-5 ORIENTACIÓN 3-5 FORMA 3-5 ELEVACIÓN 3-6 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN 3-6 CAUCE DE ORDEN UNO 3-6 LONGITUD DE LOS CAUCES DE ORDEN UNO 3-7 DENSIDAD DE DRENAJE 3-7 COEFICIENTE DE TORRENCIALIDAD 3-7
4. CARACTERIZACIÓN CLIMATOLÓGICA DE LA SUBCUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ ................................................................................................................................ 4-1 4.1 4.1.1 4.1.2 4.2 4.3
ANÁLISIS EVAPOTRANSPIRACIÓN ...................................................................................... 4-1 EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (EVTP) 4-1 ANÁLISIS DE EVAPOTRANSPIRACIÓN REAL (EVTR) 4-5 ANÁLISIS DE PRECIPITACIÓN .............................................................................................. 4-8 BALANCE PRECIPITACIÓN – DEMANDA AGRÍCOLA DE AGUA. ...................................... 4-12
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III
Caracterización Climatológica, Hidrológica e Hidráulica
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5. CARACTERIZACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ 5-1 5.1 ANÁLISIS DE CAUDAL DEL RÍO CHINCHINÁ ........................................................................ 5-1 5.1.1 CAUDAL MEDIO MENSUAL MULTIANUAL 5-4 5.1.2 CAUDAL MEDIO MENSUAL MULTIANUAL EN RÉGIMEN NATURAL 5-8 5.1.3 CURVAS DE DURACIÓN DE CAUDALES (CDC) 5-11 5.1.4 CÁLCULO DE CAUDALES MÁXIMOS Y MÍNIMOS ESPERADOS. 5-18
6. MODELACIÓN HIDROLÓGICA DE LA SUBCUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ CON EL HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER'S HYDROLOGIC MODELING SYSTEM (HEC – HMS).............................................................................................................. 6-1 6.1 ESTIMACIÓN DE LA DISPONIBILIDAD DE AGUA EN LAS MICROCUENCAS DEL RÍO CHINCHINÁ .................................................................................................................................... 6-1 6.2 ESTIMACIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL MODELO HEC - HMS...................................... 6-3 6.2.1 CARACTERÍSTICAS MORFOMÉTRICAS 6-3 6.2.2 PRECIPITACIÓN 6-3 6.2.3 CAUDAL 6-3 6.3 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN REQUERIDA POR EL MODELO HMS ............... 6-5 6.4 CALIBRACIÓN Y RESULTADOS DE LA MODELACIÓN HIDROLÓGICA DEL A CUENCA DEL RÍO CHINCHINÁ ........................................................................................................................... 6-16
7.
CARACTERIZACIÓN HIDRÁULICA DEL RÍO CHINCHINÁ................................. 7-1
7.1 7.1.1 7.2 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.3
LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO ....................................................................................... 7-1 SECCIONES TRANSVERSALES SOBRE EL RÍO CHINCHINÁ 7-2 CARACTERIZACIÓN DEL SEDIMENTO ............................................................................... 7-10 SELECCIÓN DE LA BARRA O PLAYA DE MUESTREO 7-11 UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO 7-12 MÉTODO DE MUESTREO 7-14 PROCESAMIENTO DE LAS MUESTRAS 7-15 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS 7-15 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING 7-17 CARACTERIZACIÓN GEOMÉTRICA Y MORFOLÓGICA...................................................... 7-18
8.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................... 8-1
9.
BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................9-1
10. ANEXO 1.............................................................................................................................. 10-1 11. ANEXO 2.............................................................................................................................. 11-1 12. ANEXO 3.............................................................................................................................. 12-1 13. ANEXO 4.............................................................................................................................. 13-1
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IV