55

2. ASPECTOS BIOFISICOS

2.1 ESTUDIO MORFOMÉTRICO DE LA CUENCA MAYOR DE COELLO Los estudios morfométricos son de gran importancia en el estudio de cualquier cuenca, ya que ofrecen un parámetro de comparación y/o interpretación de los fenómenos que ocurren en ésta. Un ejemplo claro de esto se encuentra en el área, ya que se constituye un criterio para establecer la magnitud del caudal. Pero cabe destacar que un factor aislado no define el comportamiento de la cuenca sino la interacción de varios parámetros, así dos cuencas con la misma área pero con formas diferentes van a tener comportamientos diversos ante un mismo fenómeno. Estos elementos físicos proporcionan la más conveniente posibilidad de conocer la variación en el espacio de los elementos del régimen hidrológico; las características físicas o morfométricas calculadas para la Cuenca Mayor del Río Coello y las Cuencas de Bermellón, Cócora, Combeima, Gallego, y Toche (Ver Mapa 2.4); se relacionan a continuación. 2.1.1 Área(A) El área de la cuenca tiene gran importancia, por constituir el criterio de la magnitud del caudal, en condiciones normales, los caudales promedios, mínimos y máxima instantáneos crecen a medida que crece el área de la Cuenca. En la Tabla 2.10 se encuentra la distribución del área entre cotas y el porcentaje que cada una representa en la cuenca, estos datos se aprecian en la Figura 2.1, de donde se extrae, que la altura media para la cuenca se encuentra aproximadamente a los 1.935 m.s.n.m. Tabla 2.10. Áreas por rangos de cotas en la Cuenca Mayor del Río Coello.

Área Porcentaje Cota Área (ha) Área (%) Creciente Decreciente Creciente Decreciente

0 5.995,72 3,25 5.995,72 183.257,33 3,25 99,46 200 9.346,06 5,07 15.341,78 177.261,62 8,33 96,20 400 13.421,20 7,28 28.762,98 167.915,56 15,61 91,13 600 11.003,21 5,97 39.766,19 154.494,35 21,58 83,85 800 6.021,85 3,27 45.788,04 143.491,14 24,85 77,88

1000 7.021,18 3,81 52.809,22 137.469,30 28,66 74,61 1200 7.194,58 3,90 60.003,80 130.448,11 32,57 70,80 1400 7.639,62 4,15 67.643,42 123.253,53 36,71 66,89

56

Área Porcentaje Cota Área (ha) Área (%) Creciente Decreciente Creciente Decreciente

1600 8.940,93 4,85 76.584,35 115.613,91 41,56 62,75 1800 10.529,91 5,71 87.114,26 106.672,98 47,28 57,89 2000 12.099,11 6,57 99.213,37 96.143,07 53,85 52,18 2200 12.926,52 7,02 112.139,89 84.043,96 60,86 45,61 2400 13.091,23 7,10 125.231,13 71.117,44 67,97 38,60 2600 13.797,90 7,49 139.029,03 58.026,20 75,45 31,49 2800 14.846,17 8,06 153.875,20 44.228,30 83,51 24,00 3000 11.468,78 6,22 165.343,97 29.382,14 89,74 15,95 3200 10.060,52 5,46 175.404,50 17.913,36 95,20 9,72 3400 4.707,22 2,55 180.111,71 7.852,83 97,75 4,26 3600 1.818,62 0,99 181.930,33 3.145,62 98,74 1,71 3800 1.327,00 0,72 183.257,33 1.327,00 99,46 0,72 4000 456,15 0,25 183.713,48 456,15 99,70 0,25 4200 247,03 0,13 183.960,51 247,03 99,84 0,13 4400 150,02 0,08 184.110,53 150,02 99,92 0,08 4600 79,49 0,04 184.190,02 79,49 99,96 0,04 4800 67,07 0,04 184.257,09 67,07 100,00 0,04

Fuente: CORTOLIMA, 2005.

Figura 2.1. Curva Hipsografica de la Cuenca Mayor del Río Coello

0200400600800

10001200140016001800200022002400260028003000320034003600380040004200440046004800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Area (%)

Cot

a (m

)

% (Cre)% (Dec)

57

Mapa 2.4 División de Cuencas de la Cuenca Mayor del Río Coello

58

Tabla 2.11 Área Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Área de la Cuenca (ha)

C. Bermellón 42.606,72

C. Cócora 18.201,81

C. Combeima 27.364,11

C. Gallego 6.043,51

C. Toche 22.828,72

C. Coello (Cuenca Total) 184.257,09 Fuente: CORTOLIMA, 2005. Según lo observado en la Tabla anterior el área de la Cuenca Mayor del Río Coello es de 184.257 ha poseyendo una suficientemente suficiente para ser clasificada como la tercera mas grande del Departamento del Tolima, indicando su potencial en la producción de agua. 2.1.2 Perímetro El perímetro es la longitud del límite de la cuenca o en otras palabras la distancia que habría que recorrer en línea recta si se transitara por todos los filos que en envuelve la Cuenca. La Tabla 2.12, muestra el perímetro, para cada una de las cuencas que conforman la Cuenca Mayor del Río Coello.

Tabla 2.12 Perímetro de los cauces de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Drenes Perímetro Cuenca (Km)

C. Bermellón 97,21

C. Cócora 72,46

C. Combeima 117,30

C. Gallego 37,02

C. Toche 85,28

C. Coello (Cuenca Total) 291,60 Fuente: CORTOLIMA, 2005.

59

Si bien el perímetro es una medida o parámetro que no indica nada por si solo se convierte en un insumo fundamental para el cálculo de los parámetros de forma de la cuenca. Partiendo del enunciado que dice: “De todas las figuras planas con igual perímetro, el círculo es la de mayor área.” Y conociendo que dicha forma de cuenca, tiende a ser la mas torrencial y por ende la menos convenientes. 2.1.3 Longitud de los Cauces Generalmente, los caudales medios, máximos y mínimos, crecen con la longitud de los cauces. Según Londoño 2001, Esto se debe a la normal relación que existe entre las longitudes de los cauces y las áreas de las cuencas hidrográficas correspondientes, de tal manera, el área crece con la longitud y creciendo la superficie de captación. Igualmente, los tiempos promedios de subida y las duraciones promedias totales de las crecientes torrenciales tendrán siempre una evidente relación con la longitud de los cauces. Una longitud mayor supone mayores tiempos de desplazamiento de las crecidas y como consecuencia de esto, mayor atenuación de los mismos, por lo que los tiempos de subida y las duraciones totales de estas serán evidentemente mayores. Las longitudes de cauces anotadas en la Tabla 2.13 son aproximadas ya que es de recordar que este estudio se realizo a escala 1:25.000, además en algunos tramos ó sectores la visión de del recorrido del cauce se encontraba obstruida por una nube. Como se denota en la Cuadro anterior la longitud del Cause del Río Coello es de 124,76 Km desde su nacimiento, en la parte alta de la cuenca, donde recibe el nombré de río Toche hasta su desembocadura en el Río Magdalena. Tabla 2.13. Longitudes de los cauces de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

DRENES Long. Drenaje (Km.)

C. Bermellón 29,64

C. Cócora 33,39

C. Combeima 57,78

C. Gallego 9,78

C. Toche 23,12

C. Coello (Cuenca Total) 124,76 Fuente: CORTOLIMA, 2005.

60

2.1.4 Pendiente Media de los cauces (Pm) Es la relación entre la altura total del cauce principal (cota máxima menos cota mínima) y la longitud del mismo.

100minmax ×−

=L

HHPm

Donde:

Pm : Pendiente media Hmax: Cota Máxima

Hmin: Cota Mínima L : Longitud del Cause

97.210054,760.124

300000.4=×

−=mP

El resultado obtenido anteriormente es la pendiente media de la totalidad de la cuenca del Río Coello. La Cuenca Mayor del Río Coello y su afluente el río Gallego, presentan pendientes por debajo del 5%, lo que indica que las aguas que circulan por estas cuencas no están siendo sometidas a grandes velocidades, todo lo contrario se encuentra en las cuencas de los Ríos Combeima, Bermellón, Cócora y Toche, las cuales poseen pendientes entre el 6.5% y 9 %, lo cual provoca grandes velocidades en el desplazamiento del agua en sus cauces induciendo erosión en estos, la socavación de los taludes aledaños y el consecuente transporte de grandes cantidades de sedimentos. (Ver Tabla 2.14). Tabla 2.14. Pendiente Media de los cauces de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Pm (%)

C. Bermellón 7.08

C. Cócora 7.19

C. Combeima 6.92

C. Gallego 4.09

C. Toche 8.65

C. Coello (Cuenca Total) 2.97 Fuente: CORTOLIMA, 2005.

61

2.1.5 Pendientes Se refiere al grado de inclinación del terreno expresado en porcentaje; los rangos de pendientes son variables dentro de una región o cuenca hidrográfica. Es común hoy estimar las pendientes a través de métodos cartográficos con la ayuda de un Sistema de Información Geográfica (SIG), a partir de información de curvas de nivel.

La Tabla 2.15, presenta los rangos de pendientes utilizados en la formulación del Plan de Ordenación de la Cuenca Mayor de Río Coello, así como su calificación y distribución en Áreas (Has) y porcentaje (%).

El 32.66% del área (60.180.42 Has) de la Cuenca Mayor de Río Coello presenta una pendiente muy ondulada, es decir un rango de pendiente entre 25 y 50; así mismo, el 24.73% del área (45.561.15 Has) de la cuenca presenta una pendiente muy plana, es decir un rango de pendiente entre 0 y 3%. La figura 2.2 presenta el modelamiento realizado mediante el Sistema de Información Geográfico (SIG), Arc/Info, para obtener el mapa de pendientes de la cuenca Mayor de Río Coello (Ver Mapa 2.5) Tabla 2.15 Rangos de Pendientes y Áreas encontradas en la Cuenca mayor del Río Coello

RANGO CALIFICACION AREA (Ha.) AREA (%)

0 - 3 Muy plano 45.561.15 24.73

3 - 7 Plano 7.709.04 4.18

7 - 12 Casi plano 7.359.96 3.99

12 - 25 Ondulado 19.601.06 10.64

25 - 50 Muy ondulado 60.180.42 32.66

50 - 75 Escarpado 34.528.42 18.74

> 75 Muy escarpado 7.218.90 3.92

Z.U Zona Urbana 2.098.14 1.14

TOTAL 184.257.09 100

62

COBERTURA CURCOMARC: CREATETIN TINCOMCREATETIN: COVER CURCOM LINE NCURVACREATETIN: END

COBERTURA TIN TINCOMARC: TINLATTICE TINCOM GRICOMENTER LATTICE ORIGEN (XMIN) (YMIN)ENTER LATTICE UPER-RIGTH CORNER (XMAX) (YMAX)ENTER LATTICE RESOLUTION(IN_POINTS)ENTER DISTANCIA BETWEN LATTICE MESHPOINT (D):10,10

MDT COBERTURA GRID GRICOMGRID:HILL= HILLSHADE(GRICOM)GRID:PENCOM= SLOPE(GRICOM,PORCENTRISE)

COBERTURA GRID PENCOMGRID: CELLVALUE *GRID:DESCRIBE PENCOM (DETERM INAMOS EL RANGO SUPERIOR E INFERIOR

DEL PORCENTAJE DE PENDIENTEEJ: INFERIOR : 0.5

SUPERIOR: 3280GRID: CLAPEN= (RECLAS (PENCOM,PENCOM.TXT)

0 12 : 1

12 30 : 2

30 50 : 3

50 60 : 4

60 3280 : 5

PARA ESTABLECER RANGOS DE PENDIENTE REALIZO UNA TABLA EN EL EDITOR JOT DEL SISTEMA OPERATIVO UNIX

ARC: &SYS JOT PRECOM.TXT

COBERTURA GRID CLAPENGRID: POLYCOM= GRIDPOLY(CLAPEN), PARACONVERTIR UN GRID (RASTER) A FORMATOVECTORIAL O FORMATO ARC

0-12

12-30

>60

50-60

0-12 >60

50-60 12-30

Figura 2.2 Modelamiento para la Generación del Mapa de Pendientes a través de los Módulos Tin y Grid de ARC/INFO

63

Mapa 2.5 Pendientes

64

2.1.6 Parámetros de Forma de la Cuenca

Los factores geológicos, principalmente, son los encargados de moldear la fisiografía de una región y particularmente la forma que tienen las cuencas hidrográficas. Para explicar cuantitativamente la forma de la cuenca, se compara la cuenca con figuras geométricas conocidas como lo son: el círculo, el óvalo, el cuadrado y el rectángulo, principalmente. 2.1.6.1 Factor de forma de Horton (Hf) El factor de forma según Horton expresa la relación existente entre el área de la cuenca, y un cuadrado de la longitud máxima o longitud axial de la misma.

Hf 2LaA

=

Donde:

Hf: Factor de forma de Horton A: Área La: longitud axial

Hf 1118,055,357.128

86,924.570.842.122 ===

LaA

El Factor de forma de Horton de la Cuenca Mayor del Río Coello, es de 0,1118, el cual está indicando que la Cuenca no tiende a ser circular; por lo tanto no es propensa a presentar crecidas súbitas, cuando se presentan lluvias intensas simultáneamente en toda o en gran parte de su superficie. Tabla 2.16. Factor de Horton de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas

Nombre Horton C. Bermellón 0.4735 C. Cócora 0.1576 C. Combeima 0.0777 C. Gallego 0.6103 C. Toche 0.3198 C. Coello (Cuenca Total) 0.1118

Fuente: CORTOLIMA, 2005.

65

En términos generales podemos observar en la Tabla 2.16, que ninguna de las cuencas que hacen parte de la Cuenca Mayor del Río Coello van a ser susceptibles a las crecidas súbitas, al presentarse precipitaciones fuertes en su superficie.

2.1.6.2 Razón Circular de Miller (Rc) Miller usó una razón circular adimensional, definida como la razón del área de la cuenca al área de un círculo que tiene el mismo perímetro de la cuenca.

Rc 27,003,661.67609,257.184

===AcA

Donde:

Rc: Factor Razón Circular A: Área Ac: Área de un círculo

La Razón Circular de la Cuenca Mayor del Río Coello, es de 0,2722, valor que indica que la cuenca en su totalidad no posee similitud geométrica con el círculo, al retirarse de uno, por lo tanto va a tener un comportamiento poco torrencial en su totalidad. La Cuenca del Río Combeima, según los resultados de la Razón Circular de Miller; tienden a ser menos afectadas por un fenómeno torrencial que la Cuenca Mayor en su totalidad. Siendo las Cuencas de los Ríos Bermellón y Gallego las más susceptible a este tipo de fenómenos. (Ver Tabla 2.17). Tabla 2.17. Factor de Razón Circular de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Rc C. Bermellón 0.5663 C. Cócora 0.4354 C. Combeima 0.2498 C. Gallego 0.5539 C. Toche 0.3942 C. Coello (Cuenca Total) 0.2722

Fuente: CORTOLIMA, 2005.

2.1.6.3 Coeficiente de compacidad de Gravelius (Kc). El coeficiente de compacidad se obtiene al relacionar el perímetro de la cuenca, con el perímetro de un círculo, que tiene la misma área de la cuenca.

66

Kc 92,179,165.15201,602.291

===PcP

Donde:

Kc: Coeficiente de compacidad de Gravelius P: Perímetro de la cuenca. Pc: Perímetro del circula.

Kc 92,186,924.570.842.1

01,602.29128.028.0 ===A

P

Donde:

Kc: Coeficiente de compacidad de Gravelius P: Perímetro de la cuenca. A: Área de la Cuenca. El Coeficiente de compacidad de Gravelius de la Cuenca Mayor del Río Coello, es de 1,919. Indicando una torrencial ligera por poseer una forma oval oblonga. Las Cuencas de los Ríos Bermellón y Gallego, según los resultados obtenidos en la Tabla 2.18 del coeficiente de compacidad, son las que presentan una característica torrencial más alta y por ende más peligrosa; en cambio la Cuenca del Río Combeima, va a poseer un comportamiento menos torrencial. Quedando las Cuencas de los Ríos Cócora y Toche en un término intermedio. Tabla 2.18. Coeficiente de compacidad de Gravelius de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Kc C. Bermellón 1.3303 C. Cócora 1.5172 C. Combeima 2.0032 C. Gallego 1.3451 C. Toche 1.5945 C. Coello(Cuenca Total) 1.9190

Fuente: CORTOLIMA, 2005.

2.1.7 Índice de Alargamiento (Ia). Este índice, propuesto por Horton, relaciona la longitud máxima de la cuenca con su ancho máximo medido perpendicularmente a la dimensión anterior.

67

Ia 292,266,200.5655,357.128

===aLa

Donde:

Ia: Índice de alargamiento La: Longitud axial. a: Ancho máximo de la cuenca. El Índice de alargamiento de la Cuenca Mayor del Río Coello, es de 2,292, ésta relación está indicando que la Cuenca posee un sistema de drenaje que se asemeja a una espiga denotando una alto grado de evolución del sistema y que está en capacidad de absorber mejor una alta precipitación sin generar un crecida de grandes proporciones. Nuevamente las Cuencas de los Ríos Bermellón y Gallego, presentan las características torrenciales más altas y por ende las más peligrosas, según los resultados obtenidos en el Índice de alargamiento. La Cuenca del Río Combeima vuelve a poseer el comportamiento menos torrencial en la Cuenca Mayor. (Ver Tabla 2.19). Tabla 2.19. El Índice de alargamiento de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Ia C. Bermellón 1.045 C. Cócora 1.926 C. Combeima 2.363 C. Gallego 0.839 C. Toche 1.230 C. Coello (Cuenca Total) 2.292

Fuente: CORTOLIMA, 2005. 2.1.8 Tiempo de Concentración (Tc) Es el tiempo teórico que se demora una gota de agua desde la parte más alta de la cuenca hasta la desembocadura de la misma.

Tc 57.103004000

76.124870.0870.0 3385.03

=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

×=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ×=

HL

Donde:

Tc: Tiempo de Concentración L: Longitud del Cause Principal. H: Diferencia de altura en metros.

68

Una característica fundamental en las cuencas de forma alargada, es que los tiempos de concentración son diferentes para casi todos los puntos de la cuenca, esto se observamos en la Tabla 2.20, para la Cuenca Mayor del Río Coello, donde el tiempo total es de 10 horas y 33 minutos, y a sus afluentes les toma entre 58 minutos y mas de 4 horas desembocar en distintos puntos de su cauce. Tabla 2.20. Tiempos de concentración de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Tc (hh:mm C. Bermellón 1:01 C. Cócora 0:58 C. Combeima 4:12 C. Gallego 1:18 C. Toche 1:54 C. Coello (Cuenca Total) 10:33

Fuente: CORTOLIMA, 2005. 2.1.9 Forma de la Cuenca y Densidad de Drenaje

La Cuenca Mayor del Río Coello y sus cuencas son de forma predominantemente alargada, según lo muestran los resultados obtenidos en los parámetros de forma, este hecho tiene su influencia sobre el comportamiento de las crecidas en los ríos, las cuales están asociadas a las cuencas largas de ríos igualmente largos; los ríos con estas características tienen menor tendencia al almacenamiento de las aguas lluvias, es decir, al presentarse una lluvia en el área de la cuenca, el agua escurrirá hacia los ríos y una vez allí el tiempo que tarda en viajar la crecida desde la parte más alta de la cuenca hasta la más baja será mayor que el tiempo que tardaría en una cuenca que contenga ríos predominantemente cortos. Otra consideración es la cantidad de ríos y quebradas que llegan o tributan al río principal dentro del área de la cuenca y que se conoce como densidad de drenaje. En el caso de las cuencas observadas, se pueden localizar varios ríos y quebradas que facilitan la evacuación de las aguas lluvias hacia el río principal y una vez allí, serán conducidas hasta la desembocadura o hacia un río más grande. En síntesis, las cuencas desde el punto de vista de su forma y densidad de drenaje, tienen poca tendencia a concentrar las crecidas puesto que dentro del área se encuentran varios ríos y quebradas que facilitan la evacuación de las crecidas ocasionadas por las lluvias. (Ver Tabla 2.21).

69

Tabla 2.21. Resumen de los parámetros morfométricos de la Cuenca Mayor del Río Coello y sus Cuencas.

Nombre Unidades R. Bermellón R. Cócora R. Combeima R. Gallego R. Toche R. Coello

Long. Cauces Km 29.64 33.39 57.79 9.78 23.12 124.76

Perímetro Km 97.21 72.46 117.30 37.02 85.28 291.60

Area Ha 42,606.72 18,201.81 27,364.11 6,043.51 22,828.72 184,257.09

Pendiente % 7.08 7.19 6.92 4.09 8.65 2.97

Horton - - - - 0.473 0.158 0.078 0.610 0.320 0.112

Miller - - - - 0.566 0.435 0.250 0.554 0.394 0.272

Gravelius - - - - 1.330 1.517 2.003 1.345 1.594 1.919

Índice de

alargamiento - - - - 1.045 1.926 2.363 0.839 1.230 2.292

Tiempo de

Concentración hh:mm 01:01 0:58 04:12 01:18 01:54 10:33

Fuente: CORTOLIMA, 2005. Hf : Índice de Horton. Rc : Razón Circular de Miller. Kc : Coeficiente de compacidad de Gravelius. Ia : Índice de alargamiento.