GESTIÓN INTEGRADA DE LOS RECURSOS...

GGEESSTTIIÓÓNN IINNTTEEGGRRAADDAA DDEE LLOOSS RREECCUURRSSOOSS HHÍÍDDRRIICCOOSS

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Parte superior de la cuenca del río Naranjo

EESSTTUUDDIIOO HHIIDDRROOLLÓÓGGIICCOO

GUATEMALA, JULIO DE 2,007

TTAABBLLAA DDEE CCOONNTTEENNIIDDOO

RESUMEN EJECUTIVO

1. INTRODUCCIÓN 1

1.1 GENERALIDADES 1

1.2 COMPONENTES ESPECÍFICOS DEL ESTUDIO HIDROLÓGICO 2

1.3 ESTUDIOS HIDROLÓGICOS ANTERIORES 3

1.4 CONTENIDO DEL INFORME 5

2. ÁREA DE ESTUDIO 6

2.1 SISTEMA DE CUENCAS 6

2.1.1 DEFINICICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 6

2.1.2 CUENCA HIDROLÓGICA 7

2.1.3 SUBCUENCAS 8

2.1.4 MICROCUENCAS 8

2.2 SISTEMA FLUVIAL 9

2.3 MUNICIPIOS EN LA PARTE ALTA DE LA CUENCA 10

3. CLIMA 11

3.1 CLIMA 11

3.2 RÉGIMEN DE LLUVIAS 11

3.2.1 INFORMACIÓN BÁSICA 11

3.2.2 VARIACIÓN ESPACIAL 13

3.2.3 VARIACIÓN ESTACIONAL 14

3.2.4 VARIACIÓN MULTIANUAL 15

3.2.5 ESTIMACIÓN DE LA LLUVIA EN DIFERENTES MICROCUENCAS 16

3.3 TEMPERATURA 17

3.4 EVAPOTRANSPIRACIÓN 18

3.5 BALANCE HÍDRICO MENSUAL DE SITIOS DE CONTROL 20

4. CAUDALES 21

4.1 METODOLOGÍA 21

4.2 INFORMACIÓN DISPONIBLE 21

4.3 VARIACIÓN DEL CAUDAL 23

4.3.1 HIDROGRAMA DE CAUDALES DIARIOS 23

4.3.2 VARIACIÓN ESTACIONAL 24

4.3.3 VARIACIÓN MULTIANUAL 25

4.3.4 ESTIMACIÓN DEL CAUDAL MENSUAL EN DIFERENTES MICROCUENCAS 26

4.4 CAUDAL MEDIO ANUAL DE LAS SUBCUENCAS Y MICROCUENCAS 27

4.5 CURVAS DE DURACIÓN DE CAUDALES 28

4.6 CURVAS DE VARIACIÓN ESTACIONAL DE CAUDALES 30

4.7 DISPONIBILIDAD DE AGUA POR MUNICIPIO 32

4.7.1 ESCORRENTÍA MEDIA ANUAL 32

4.7.2 AFLUENTES PRINCIPALES 33

4.8 ANÁLISIS DE CRECIDAS 35

4.8.1 METODOLOGÍA DE CÁLCULO 35

4.8.2 LLUVIA DE DISEÑO 35

4.8.3 HIETOGRAMA DE DISEÑO 37

4.8.4 CURVA NÚMERO 38

4.8.5 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN 38

4.8.6 CAUDALES PICO 38

4.8.7 CRECIDAS EN OTROS SITIOS DEL ÁREA DE ESTUDIO 40

4.8.8 BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE CICLONES TROPICALES 41

5. SEDIMENTOS 43

5.1 EROSIÓN 43

5.1.2 GEOLOGÍA Y SUELOS 43

5.1.2 RELIEVE 45

5.1.3 USO DE LA TIERRA 45

5.1.4 RÉGIMEN DE LLUVIAS 46

5.1 CARGA DE SEDIMENTOS 47

6. CONCLUSIONES Y COMENTARIOS ADICIONALES 48

6.1 RÉGIMEN DE LLUVIAS 48

6.2 ANÁLISIS DE CAUDALES 49

6.3 COMENTARIOS SOBRE EL AGUA SUBTERRÁNEA 50

APÉNDICE A: MAPAS Y CUADROS PRINCIPALES

APÉNDICE B: ILUSTRACIONES Y CUADROS COMPLEMENTARIOS

APÉNDICE C: SELECCIÓN DE LA CRECIDA DE DISEÑO PARA PRESAS

RREESSUUMMEENN EEJJEECCUUTTIIVVOO

En este documento se presentan los resultados de la evaluación hidrológica de la parte alta de la cuenca del río Naranjo. El área principal de estudio cubre el área, dentro de la cuenca del Naranjo, de los municipios de San Marcos, San Pedro Sac., Esquipulas Palo Gordo, San Cristóbal Cucho y San Antonio Sac.; del departamento de San Marcos; y Palestina de Los Altos, San Juan Ostuncalco y San Martín Sac., del departamento de Quetzaltenango. La cuenca hidrográfica en estudio es la definida por el sitio de control en la estación hidrométrica Coatepeque, con un área tributaria de de 530 km2. Esta cuenca es subdividida en 113 áreas que corresponde a microcuencas y áreas aguas abajo de la confluencia de dos afluentes. Esta subdivisión define también 58 puntos de control dentro de la red fluvial. En total, se definen 171 áreas tributarias para las cuales se obtienen características morfométricas, climáticas e hidrológicas. La lluvia media anual de la cuenca en estudio se estima en 2,157 mm, de los cuales el 87 %, en términos medios, ocurre en la época lluviosa (mayo a octubre). El régimen de lluvias está claramente influido por la orografía de la cuenca. En la parte alta de la cuenca, la lluvia media anual se ubica entre 1,000 y 1,500 mm; mientras que en la parte intermedia y baja, la lluvia es superior a los 3,000 mm anuales. Para cada una de las 171 áreas tributarias definidas en la cuenca, se estima la escorrentía media anual, en base al balance hídrico medio anual. Luego, se estima el caudal medio anual que ocurre en cada microcuenca y subcuenca. Los cálculos se apoyan en los valores de caudales registrados en los sitios de control: estaciones hidrométricas de Corral Grande, Chuvá y Coatepeque. El rendimiento promedio de la parte superior de la cuenca se estima entre 11 y 16 l/s/km2; mientras que en la parte inferior, donde el régimen de lluvias es más abundante, el rendimiento es entre 35 y 80 l/s/km2, predominando valores entre 50 y 60 l/s/km2. En este estudio se estiman, para cada una de las 171 áreas tributarias (microcuencas y subcuencas), las variables morfométricas: área, elevaciones (media, máxima y mínima), longitud del cauce principal, coordenadas de cada punto de control; variables climáticas medias anuales: lluvia, temperatura, evapotranspiración; variables hidrológicas: escorrentía media anual, caudal medio anual, caudal medio mensual, caudales con probabilidad de excedencia del 90 %, 80 % y 30 %; caudales máximos con períodos de retorno de 100, 50, 30, 25, 20, 10, 5 y 2 años. Asimismo, otras características como el tiempo de concentración y el uso de la tierra. Por otro lado, se estima la disponibilidad del recurso hídrico en cada uno de los ocho municipios sujetos de estudio, en términos de la escorrentía media anual y caudales de los afluentes que cruzan el área de dichos municipios.

En el estudio se establecen relaciones simples para estimar el caudal medio anual en cualquier sitio del área de estudio; así como la lluvia, temperatura y evapotranspiración potencial y el caudal medio mensual. También se establecen formas simples para determinar el caudal anual o mensual con diferentes probabilidades de excedencia, en cualquier sitio de la cuenca. Y ecuaciones para obtener la magnitud del caudal máximo asociado a diferentes períodos de retorno, en función del área tributaria. Finalmente, el estudio incluye una evaluación de la carga de sedimentos, el cual es relativamente alta, del orden de los 1,087 ton/año/km2. La información susceptible de expresarla en forma espacial, se presenta en una serie de mapas georeferenciados, según la cartografía nacional.

El estudio hidrológico de la parte alta de la cuenca del río Naranjo, fue realizado por: Elfego Odvin Orozco Fuentes Ing. Civil, Col. No. 2551 Tel. 5918 0480 e-mail: [email protected] Guatemala, julio de 2007.

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1.1 GENERALIDADES La gestión integrada de los recursos hídricos (GIRH) consiste en “un proceso que promueve la gestión y el desarrollo coordinado del agua, de la tierra y de recursos relacionados con el fin de maximizar el bienestar económico y social resultantes de una forma equitativa y sin comprometer la sostenibilidad de ecosistemas vitales.”1 Entre las herramientas básicas de este proceso se encuentra la evaluación de los recursos hídricos del sistema objetivo. A su vez, el conocimiento de los recursos se basa en la evaluación hidrológica de la cuenca en estudio. La Fundación Solar, con el apoyo de la Agencia Holandesa para el Desarrollo (NOVIB) está impulsando el proceso de la gestión integrada de los recursos hídricos en la parte alta de la cuenca del río Naranjo, que incluye ocho municipios. El proyecto pretende consolidar la gobernabilidad alrededor de los recursos hídricos, que incluye el acceso al recurso y la institucionalización de la capacidad de administrar los servicios de agua y saneamiento, con un enfoque integral de equidad e inclusión social.2 Los esfuerzos de la Fundación Solar, en el contexto del proyecto de “gestión integrada de los recursos hídricos en la parte alta de la cuenca del río Naranjo”, incluye el estudio hidrológico de dicha área. La parte alta de la cuenca del río Naranjo se encuentra en ocho municipios de los departamentos de San Marcos y Quetzaltenango. Los municipios del departamento de San Marcos son: San Marcos, San Pedro Sacatepéquez, Palo Gordo, San Antonio Sacatepéquez y San Cristóbal Cucho; mientras que los de Quetzaltenango son: Palestina de Los Altos, San Juan Ostuncalco y San Martín Sacatepéquez. El

1 Comité Técnico Asesor de la Global Water Partnership, Tooplbox (2005). Guía de herramientas para la GIRH.

2 Fundación Solar (2007). Términos de referencia para el estudio hidrológico del río Naranjo, del proyecto “Gestión integrada de los recursos hídricos en la parte alta de la cuenca del río Naranjo”

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impulso de la GIHR, por parte de Fundación Solar, se hace en el área de estos ocho municipios, dentro de la cuenca del río Naranjo.

1.2 COMPONENTES ESPECÍFICOS DEL ESTUDIO HIDROLÓGICO Los componentes principales del estudio, de acuerdo a los términos de referencia planteados por Fundación Solar, son:

• Determinar la oferta del recurso de las microcuencas: o Localización (definición de la zona de estudio) o Recolección y análisis de información existente (Cartografía, hidrometeorología,

estudios previos relacionados, balance hidrológico, aguas subterráneas) o Sesiones de coordinación con entidades especializadas de la zona con relación con el

tema hidrológico (MAGA, FAO, USAC, SEGEPLAN) o Inventario de las ofertas de agua por municipio y por microcuencas o Inventario de los sistemas de abastecimiento de agua potable en la región o Medición de caudales medios de los principales cuerpos de agua en la región o Análisis de suelos y transporte de sedimentos en los cuerpos de agua

• Desarrollar un sistema de información georeferenciada para el análisis de la información

de tipo legal, social, económica y técnica relacionada con el balance hídrico. o Obtención de mapas temáticos georeferenciados de la cuenca por municipio a detalle. o Determinación de las microcuencas en mapas georeferenciados de la cuenca. o Evaluación de la información a nivel de mapas

• Asesoría para la elaboración de un plan para el manejo integral de los recursos hídricos

utilizando como insumo el balance hídrico o Estudio de balance hídrico o Formulación del plan para el manejo integral de los recursos hídricos)

• Asesoría en temas hidrológicos dentro del contexto del proyecto.

o Capacitación a personal del proyecto en el uso y análisis de la información generada.

• Elaboración y presentación de los resultados del estudio. Entre los productos que se obtienen del estudio hidrológico, incluyen:

• Informe sobre la Caracterización general de la totalidad de la cuenca del río Naranjo y a detalle de los ocho municipios atendidos por el proyecto y desagregado por microcuencas (hidrografía, geología, zonas de vulnerabilidad, áreas productivas, zonas de vida, balance hidrológico, aguas subterráneas, etc.) o Determinación de las microcuencas en mapas georeferenciados de la cuenca o Inventario de las ofertas de agua en las microcuencas de la cuenca alta del río Naranjo. o Caudales identificados de los principales cuerpos de agua en la región o Inventario de los sistemas de abastecimiento de agua potable en la región por

municipio y microcuencas

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o Análisis de suelos y trasporte de sedimentos en los cuerpos de agua o Evaluación de la información a nivel de mapas.

• Documentos y versiones digitales de mapas georeferenciados de las microcuencas y ocho municipios específicos de la parte alta de la cuenca del río Naranjo.

• Asesorada la formulación de un plan para el manejo integral de los recursos hídricos

utilizando como insumo el balance hídrico.

• Capacitado personal del proyecto en el uso y análisis de la información generada. Además de lo solicitado en los términos de referencia, se incluye el análisis de caudales máximos, ya que es un componente muy importante en cualquier estudio hidrológico y por ende en la gestión integrada de los recursos hídricos de cualquier cuenca.

1.3 ESTUDIOS HIDROLÓGICOS ANTERIORES La cuenca del río Naranjo, ha sido objeto de varios estudios relacionados con el aspecto hidrológico, entre ellos, los más relevantes, en cuanto a su contenido hidrológico, son:

1. Estudio hidrológico del río Naranjo, publicado por el Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH), en el año 1,9823. Dicho estudio incluye aspectos de morfometría, evaluación y análisis de información hidroclimática, especialmente lluvia, evaporación, evapotranspiración y caudales en las estaciones dentro de la cuenca. Los análisis se hacen para los sitios de las estaciones utilizadas en los análisis y para toda la cuenca (hasta su desembocadura en el océano Pacífico). Por ejemplo, para caudales y balance hídrico medio anual, se hace para los sitios de las estaciones hidrométricas dentro de la cuenca. En este estudio no existe información hidrológica para subdivisiones de la cuenca (microcuencas). La información climática utilizada es hasta el año 1,979 y la hidrológica hasta 1,978.

2. Estudio hidrológico de la cuenca del río Naranjo, publicado como tesis de

grado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de San Carlos de Guatemala, en 1,9854. Este estudio se refiere a una caracterización de aspectos socioeconómicos, climáticos e hidrológicos a nivel de toda la cuenca.

3 INSIVUMEH (1982). Estudio hidrológico de la cuenca del río Naranjo. Publicación de la sección de hidrología aplicada.

4 Ramos, Byron (1,985). Estudio sobre el uso actual y futuro del agua en la cuenca del río Naranjo, tesis de grado de la Facultad de Ingeniería de la USAC.

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3. Más recientemente, el Ministerio de Energía y Minas publicado un informe de la evaluación de proyectos hidroeléctricos dentro de la cuenca del río Naranjo.5 En dicho estudio se estiman caudales medios mensuales en sitios específicos de interés hidroeléctrico: cuatro, dos de ellos dentro del área de la parte alta de la cuenca.

4. Por otro lado, el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación

(MAGA), ha realizado el estudio hidrológico para la derivación del río Naranjo para el sistema de riego del parcelamiento La Blanca, ubicado en la parte baja de la cuenca6.

5. Actualmente, el proyecto de Cambio Climático, del Ministerio de Ambiente

y Recursos Naturales (MARN) está realizando la evaluación del impacto del cambio climático en los recursos hídricos de la cuenca del río Naranjo. Parte de dicho estudio comprende la línea base de los recursos hídricos y del aspecto climático en la cuenca. La evaluación hidrológica se hace, básicamente, en los sitios de las estaciones hidrométricas existentes en la cuenca.7

En los estudios anteriores se presentan estimaciones de caudales en sitios específicos de la cuenca; sin embargo, no hay estimaciones o no se presentan maneras de estimar caudales dentro de cualquier subcuenca o microcuenca; especialmente en la parte alta. Por tal razón se hace necesario un estudio hidrológico para poder estimar la magnitud de caudales con diferente probabilidad de ocurrencia (mínimos, medios y máximos) en cualquier sitio de la cuenca. El estudio hidrológico consiste en la evaluación de caudales que pueden ocurrir en cada una de las subcuencas y microcuencas, en las que se subdivide la parte alta de la cuenca del río Naranjo. Los caudales se estiman en base a los registros disponibles, tanto climáticos, como hidrológicos. El presente informe presenta los resultados del estudio hidrológico, basado en los términos de referencia indicados en la Sec. 1.2. En primer lugar, se describe el área de estudio. Luego se presenta la caracterización climática de la región. Seguidamente, se presenta la evaluación de caudales medios, mínimos y de crecidas que pueden esperarse en diferentes puntos del río Naranjo y sus afluentes, desde la cabecera de la cuenca hasta la estación hidrológica Coatepeque. Además de presentar los valores de caudales para diferentes sitios del área de estudio, se incluyen procedimientos sencillos para estimar dichas magnitudes en cualquier punto de la cuenca; por ejemplo, el caudal medio anual, el caudal medio mensual, caudales que pueden esperarse con diferente probabilidad de excedencia o caudales de crecida asociada a diferentes períodos de recurrencia.

5 Ministerio de Energía y Minas (¿?). Proyectos hidroeléctricos en las cuencas de los ríos Suchiate y Naranjo.

6 Ministerio de Agricultura (2,006). Proyecto presa derivadora del sistema de riego La Blanco, Ocós, San marcos: Estudio hidrológico.

7 Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales y otros (2007). Línea base de los recursos hídricos y climáticos en el área de estudio del proyecto de adaptación al cambio climático: cuenca del río Naranjo.

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Los análisis se basan en la información hidroclimática disponible en la cuenca del río Naranjo y cuencas vecinas. La información básica climática e hidrológica ha sido obtenida de los boletines publicados por el Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología, Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH) y atlas hidrológico y climatológico de dicho instituto (2,004). Asimismo, se utilizan las hojas cartográficas oficiales de la región, escala 1:50,000 y 1:250,000, publicadas por el Instituto Geográfico Nacional (IGN). También, se hace uso del atlas publicado por el Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación (MAGA) en el 2,001.

1.4 CONTENIDO DEL INFORME Este informe presenta el resultado de las evaluaciones de tipo hidrológico en la cuenca en estudio. En primer lugar (capítulo 2), se presenta una caracterización espacial del área definida para el estudio. Luego; en el capítulo 3, se presentan los aspectos climáticos de la cuenca, en términos del régimen de lluvias, temperatura y evapotranspiración. El capítulo 4 presenta los análisis del régimen de caudales: medio anual, mínimos y de crecidas, para cada una de las áreas tributarias en las que se discretiza el área de estudio. En este capítulo, también se presenta la estimación de la disponibilidad de recurso hídrico en cada uno de los municipios sujetos de estudio. Finalmente, en el capítulo 5 se presentan los aspectos de sedimentos en el área de estudio. Como parte integral del informe lo constituye la serie de mapas incluidos, los cuales están georeferenciados según la cartografía oficial de Guatemala.

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2.1 SISTEMA DE CUENCAS La información espacial que se describe a continuación y que se presenta en forma de mapas, se encuentra georeferenciada, según la cartografía oficial de Guatemala.

2.1.1 DEFINICIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO Para fines del presente estudio hidrológico, se ha establecido la cuenca tributaria definida por la estación hidrométrica Coatepeque. El área tributaria hasta este punto de control es de 530 km2 (ver Fig. A.2), la cual corresponde a 41.6 % del área total de la cuenca del río Naranjo, hasta su desembocadura en el océano Pacífico (1,273 km2)8. La razón fundamental de esta definición de área para el estudio hidrológico, es por existir la estación hidrométrica y la cuenca definida, por ese punto, abarca los ocho municipios de la parte alta (ver Fig. A.2). El área tributaria así definida, se le puede denominar cuenca de estudio hidrológico. La cartografía básica que cubre esta área, incluye las hojas cartográficas identificadas por el Instituto Geográfico Nacional (IGN) como: Tajumulco (1861 III), San Marcos (1860 IV), Coatepeque (1960 III), Quetzaltenango (1860 I) y Colomba (1860 II). La Fig. A.3 muestra el área de estudio, sobre las hojas cartográficas indicadas. Las hojas cartográficas escala 1:250,000, donde se encuentra el área de estudio, son: Quetzaltenango (ND 15-7) y Cuilco (ND 15-3). La Fig. A.7 muestra el área de estudio sobre estas hojas. El área en estudio se subdivide en 113 áreas que corresponden a microcuencas y áreas tributarias, aguas abajo de la confluencia de afluentes tributarios, hacia cauces de orden superior. En la Fig. A.6 se muestra un esquema de la red de drenaje (fluviograma) principal de la cuenca en estudio. En dicha ilustración se muestran los

8 INSIVUMEH (2,004). Atlas hidrolhidrológico de la República de Guatemala.

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afluentes, generalmente cauces con corrientes continuas, a lo largo del año, según la cartografía básica, escala 1:50,000. Asimismo, en este esquema muestra la identificación de cada tramo de río y cada intersección de cauces (nodos). Con esta subdivisión, prácticamente, se tiene información de 171 áreas tributarias definidas por igual número de puntos de control: 113 definidas por el extremo inferior de cada tramo (o ramal) y 58 nodos (intersección de dos cauces o sitio de interés). En el cuadro A.1 (apéndice A) se muestra la magnitud de las variables morfométricas de las 171 áreas tributarias. Las variables morfométricas y de ubicación, relevantes en el estudio hidrológico se indican en el cuadro 2.1. Cuadro 2.1 Variables morfométricas de las sucuencas y microcuencas definidas por el extremo inferior de los

tramos, en que se subdividió la cuenca en estudio, o nodos. Variable Unidad Significado

TR Tramo del río que define un área tributaria

No Nodo, punto de control, generalmente donde confluyen dos tramos, o punto de control en el cauce

Nombre Nombre asignado según poblado dentro del área o cerca o nombre de río

Río Nombre de río o cauce, según cartografía, escala 1:50,000.

X m Coordenada UTM: Este, 6 + la distancia indicada, del sitio de control del área tributaria

Y m Coordenada UTM: Norte, 16 + la distancia indicada, del sitio de control del área tributaria

A km2 Área tributaria, hasta el punto de control

L m Longitud del cauce más largo

Hmx msnm Elevación máxima del cauce más largo

Hmn msnm Elevación mínima del cauce más largo

EM msnm Elevación media

S m/m Pendiente media del cauce más largo

2.1.2 CUENCA HIDROLÓGICA La cuenca del río Naranjo se ubica en la región sur occidental de la república de Guatemala (ver Fig. A.1). La cuenca tiene como cuencas vecinas a la de los ríos Suchiate (oeste), Samalá y Ocosito (este) y Cuilco (norte). El río Naranjo pertenece al sistema fluvial del Pacífico guatemalteco. Según el atlas hidrológico de Guatemala del 2,004, la cuenca tiene un área de 1,273 km2, correspondiendo al 5.28 % del área que cubre las cuencas que drenan hacia el océano Pacífico. La cuenca se considera que tiene un buen drenaje, ya que posee, en promedio, 13 corrientes por km2. 9 Esto indica que tiene una respuesta, relativamente rápida, para caudales altos, especialmente en la parte media (boca costa) de la cuenca.

9 IGN (1975). Estudio morfométrico de la cuenca del río Naranjo hasta su desembocadura.

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2.1.3 SUBCUENCAS La cuenca en estudio se subdivide en subcuencas. Una subcuenca se refiere al área tributaria de un afluente del río principal (Naranjo). En total se definen 16 subcuencas (ver Fig. A.4). En el cuadro A.2 se muestra la magnitud de las variables morfométricas relevantes (indicadas en el cuadro 2.1). Ver también fluviograma de la Fig. A.6.

2.1.4 MICROCUENCAS Una microcuenca se define, en este estudio, como el área tributaria de una corriente superficial que drena hacia un afluente del río Naranjo. En total se definen 50 microcuencas (ver Fig. A.5). Entre estas se incluye la microcuenca de la laguna de Chicabal. El área de esta microcuenca, incluyendo la del lago, es de 0.64 km2. Esta área se encuentra en el límite de las cuencas de los ríos Naranjo y Samalá, por el lado oriental de la del Naranjo (ver Fig. A.3), en el municipio de San Martín Sacatepéquez. Esta área se incluye generalmente como parte de la cuenca del río Samalá; sin embargo, puede incluirse dentro de la del Naranjo, ya que es una cuenca cerrada; o sea no tiene efluente superficial definido. En el cuadro A.3 se muestra la magnitud de las variables morfométricas relevantes (indicadas en el cuadro 2.1). Ver también fluviograma de la Fig. A.6. También pueden considerarse microcuencas o subcuencas la unión de dos microcuencas; o la unión del área tributaria de un afluente hacia la del cauce de orden superior. En todo caso, en el cuadro A.1 se presentan las características indicadas en el párrafo anterior para las áreas tributarias definidas por los puntos de control, inmediatamente aguas arriba de la confluencia de los ríos con otros. Estos puntos de control, se ubican en el extremo inferior del tramo inmediatamente aguas arriba de la confluencia del cauce de interés con otro cauce. En el cuadro A.1 y Fig. A.6 se le identifica como tramo (TR). Además, justo aguas abajo de la confluencia de dos ríos se definen puntos de control, identificados como nodos en el cuadro A.1 y Fig. A.6. Un nodo define la cuenca tributaria que incluyen el área de los dos ríos que en ese sitio confluyen. A manera de ejemplo, a la subcuenca del río Tacaná, se le han definido tres microcuencas, identificados por los tramos 12, 13 y 15 (ver Fig. A.6 y cuadro A.1 o A.3). Cada una de estas microcuencas tiene los valores de sus parámetros morfométricos. Una microcuenca puede considerarse también como el área tributaria definida por la unión de los tramos 12 y 13, en el nodo 6. Las características de esta área tributaria (morfométricas, climáticas e hidrológicas), se presentan en la línea que corresponde al nodo 6 (cuadro A.1). Por otro lado, puede considerarse como

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microcuenca, al área tributaria definida por el punto de control ubicado en el extremo inferior del tramo 14; o sea inmediatamente aguas arriba de la confluencia del tramo 14 con el 15 (nodo 7). Los valores de las variables morfométricas, climáticas e hidrológicas de esta área tributaria se presentan en la línea del tramo 14 (cuadro A.1). El nodo 7, indica el punto de control para el área tributaria de los dos ríos que confluyen en ese punto; es decir, el río Tacaná (área acumulada hasta el tramo 14) y el tramo 15.

2.2 SISTEMA FLUVIAL El río naranjo se origina, con el nombre de río Nahualá, al noroeste de las aldeas La Grandeza y San Andrés Chapil, municipio de San Pedro Sacatepéquez, en la cota 3,500 msnm. Entre los afluentes más importantes del río Naranjo se encuentran los ríos: Turbalá, Palatzá, Ixchal, Talcicil, Negro, Masá y Mujuliá. Aguas abajo del sitio de control en la estación hidrométrica Coatepeque, el río Naranjo confluye con el río Meléndrez, un afluente muy importante. Luego el río Naranjo desemboca en el océano Pacífico. En la Fig. A.2 puede observarse que en el área de estudio, la densidad de drenaje es inferior a la parte media de la cuenca (boca costa), especialmente en las subcuencas de los ríos que desembocan en el río Naranjo, aguas abajo de la estación Coatepeque; por ejemplo, de los Ixtal, Chisná, Nahuatán y Melendrez La red de drenaje superficial de la parte alta de la cuenca, basado en la cartografía oficial, escala 1:50,000, se aprecia en las Figs. A.3, A.4, A.5 y A.6. La longitud del cauce más largo, desde la cabecera de la cuenca hasta el sitio de control de la estación hidrométrica Coatepeque es de 56 km. La cota del extremo superior del cauce más largo es de 3,545 msnm, mientras que en el sitio de la estación Coatepeque es de 291 msnm. La pendiente media de dicho cauce es de 5.8%, mientras que considerando el cauce principal hasta la desembocadura en el Pacífico, la pendiente es de 3.2 %. La pendiente media del cauce del río Naranjo hasta la estación Corral Grande, es de 8.6 %. La Fig. A.8 muestra el perfil del cauce principal y de los afluentes principales, donde se nota la diferencia en pendiente de dichos cauces. En cuanto a las elevaciones, la elevación máxima de la cuenca es 3,622 msnm, mientras que la elevación mínima, ubicada en el sitio de control es de 291 msnm. La pendiente del terreno en la cuenca es predominantemente alta, variando desde arriba del 50 %, en las partes altas, hasta aproximadamente 5 % en la parte baja de la cuenca, cercano al sitio de control en la estación Coatepeque. La elevación media de la cuenca, hasta la estación Coatepeque se estima en 1,918 msnm. La elevación media de la cuenca definida por la estación Corral Grande (A=166 km2), es de 2,516 msnm. La Fig. A.3 muestra el área en estudio sobre la cartografía, escala 1:50,000, donde se puede observar el relieve de la cuenca. Ver también la Fig. A.13.

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2.3 MUNICIPIOS EN LA PARTE ALTA DE LA CUENCA Los municipios de la parte alta de la cuenca del río Naranjo y el porcentaje de área dentro de la cuenca en estudio se muestran en el cuadro 2.2. En las Figs. A.3, A.4 y A.5 se visualiza la ubicación de dichos municipios. Cuadro 2.2 Área de municipios dentro de la cuenca del río Naranjo (%), en base a cartografía 1:50,000.

MUNICIPIO SIGLAS % de área SAN MARCOS SM 27.3 SAN PEDRO SACATEPÉQUEZ SPS 84.6 SAN ANTONIO SACATEPÉQUEZ SAS 68.7 ESQUIPULAS PALO GORDO EPG 28.5 SAN CRISTÓBAL CUCHO SCC 100.0 PALESTINA DE LOS ALTOS PLA 76.5 SAN JUAN OSTUNCALCO SJO 64.3 SAN MARTÍN SACATEPÉQUEZ SMS 68.4

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33333333........ CCCCCCCCLLLLLLLLIIIIIIIIMMMMMMMMAAAAAAAA

3.1 CLIMA De acuerdo a la clasificación de Holdridge, la parte alta de la cuenca del río Naranjo, hasta el sitio de control (estación Coatepeque) pertenece; principalmente, a la zona de bosque muy húmedo montano bajo subtropical, mientras que la parte baja pertenece a la zona de bosque muy húmedo subtropical cálido10. En la divisoria de la cuenca, las partes más altas, pertenecen a bosque muy húmedo montano subtropical (ver Fig. A.9).

3.2 RÉGIMEN DE LLUVIAS

3.2.1 INFORMACIÓN BÁSICA Dentro de la cuenca del río Naranjo se ha observado la lluvia en diferentes estaciones, ubicadas principalmente en la boca costa de la cuenca. Los registros son de diferente longitud, registros en diferente época y normalmente menores a los 20 años. Actualmente existe solamente una estación en operación, dentro de la cuenca en estudio: San Marcos, que se ubica en la cabecera municipal del mismo nombre. En la parte baja de la cuenca del río Naranjo (hasta la desembocadura), se encuentra también en operación la estación Catarina, en la cabecera municipal del mismo nombre. Para el análisis de lluvia se usa la información registrada en las estaciones incluidas en el cuadro 3.1. Dichas estaciones se ubican dentro o muy cerca de la cuenca en estudio.

10

Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación (2,001). Atlas temático.

12

En la Fig. A.7 se muestra la ubicación de las estaciones del cuadro 3.1. Por otro lado, en el cuadro B.1 se muestra el período de registro, así como los valores de las series de lluvia anual de dichas estaciones. Como puede observarse en el cuadro B.1, los registros son de diferente longitud y se ubican en diferente época, así como vacíos dentro de las series. Para obtener la lluvia media anual en diferentes puntos de la cuenca, se chequea la consistencia de las series, así como se llevan a un registro común. Para este proceso se utiliza el método del vector regional, el cual hace uso de toda la información existente y genera series de igual longitud. Aplicando esta metodología, se obtienen las series comunes entre los años hidrológicos de 1929/30 al 2000/01. En el cuadro B.2 se muestran dichas series, las cuales se usan para estimaciones posteriores. Cuadro 3.1 Características de las estaciones meteorológicas usadas para los análisis de lluvias en la cuenca en

estudio. ELEV = elevación (msnm), N es número de años de registro y PMA es la lluvia media anual del registro. Ver Fig. A.8 para ubicación.

CÓDIGO NOMBRE CUENCA DEPTO. MUNICIPIO ELEV (msnm) LAT LON

PERÍODO REGISTRO N PMA

13.04.01 CAJOLA SAMALA Quez. Cajolá 2500 145520 913730 80/81 97/98 18 935 13.06.01 COATEPEQUE OCOSITO Quez. Coatepeque 490 144200 915200 34/35 89/90 56 3140 13.06.02 MONTE GRANDE OCOSITO Quez. Coatepeque 340 144200 915500 22/23 86/87 65 3423 13.07.04 CULPAN OCOSITO Quez. Colomba 1371 144400 914100 62/63 94/95 32 3369 13.07.06 LA ESMERALDA OCOSITO Quez. Colomba 980 144214 914257 34/35 88/89 53 4122 13.07.07 LA MINA NARANJO Quez. Colomba 1340 144738 914502 35/36 62/63 28 3401 13.07.08 LA MOKA NARANJO Quez. Colomba 1080 144618 914559 36/37 65/66 30 3290 13.07.12 LAS MERCEDES OCOSITO Quez. Colomba 960 144220 914553 30/31 64/65 27 3879 13.07.14 PENSAMIENTO NARANJO Quez. Colomba 1220 144555 914355 29/30 47/48 19 3869 13.07.17 SN FCO. MIRAMAR OCOSITO Quez. Colomba 760 144056 914725 08/09 66/67 51 4213 13.07.19 VIZCAYA NARANJO Quez. Colomba 940 144505 914644 24/25 90/91 67 4164 13.07.21 SAN JERONIMO OCOSITO Quez. Colomba 1000 144250 914522 61/62 89/90 29 4180 13.08.08 C. CHIQUIRICHAPA SAMALA Quez. C.Chiquirichapa 2560 145115 913720 80/81 97/98 18 888 13.14.01 LABOR OVALLE SAMALA Quez. Olintepeque 2400 145200 913000 53/54 94/95 34 811 13.17.01 PACHUTE SAMALA Quez. S.Carlos Sija 2720 145842 913501 66/67 03/04 38 1010 13.17.03 RECUERDO A BARRIOS SAMALA Quez. S.Carlos Sija 2760 150110 913520 80/81 97/98 18 1094 13.19.01 LAS LAGUNAS SAMALA Quez. Ostuncalco 2950 145320 914000 71/72 97/98 30 1226 13.22.01 SAN MIGUEL SIGUILA SAMALA Quez. S.Miguel Siguilá 2440 145342 913650 71/72 03/04 29 977 17.01.03 SAN MARCOS NARANJO S. Marcos S.Marcos 2358 145724 914811 34/35 06/07 40 1339 17.01.04 SERCHIL CUILCO S. Marcos S.Marcos 2900 150248 914840 72/73 84/85 13 1442 17.02.01 TECUN UMAN FEGUA SUCHIATE S. Marcos Ayutla 20 144023 920828 34/35 88/89 55 1317 17.03.01 CATARINA SUCHIATE S. Marcos Catarina 220 145120 920430 69/70 06/07 38 3568 17.06.01 CHIQUILA NARANJO S. Marcos El Quetzal 1120 144740 914722 57/58 83/84 27 3277 17.07.01 ALABAMA GRANDE NARANJO S. Marcos El Tumbador 880 145034 915538 34/35 93/94 55 5012

13

3.2.2 VARIACIÓN ESPACIAL Una caracterización espacial de la lluvia se muestra en las Figs. 3.1, 3.2 y A.4. El régimen de lluvias está influido fuertemente por el efecto orográfico de la cadena montañosa de la región. Puede observarse en la Fig. 3.1 que la lluvia media anual es superior a los 4,000 mm, entre las cotas 500 y 1,000 msnm. En la cabecera de la cuenca en estudio, la lluvia es del orden de los 1,100 mm anuales; y en la parte baja es superior a los 4,000 mm. Las isoyetas medias anuales (Fig. A.4) se estima en base a las series del cuadro B.2, Fig. 3.1 y al Atlas Hidrológico.11 La lluvia media anual en la cuenca en estudio, en base a las isoyetas de la Fig. A.4, es 2,157 mm. En términos medios, se estima que el 87 % de la lluvia anual ocurre en la época lluviosa (mayo-octubre). Los meses más lluviosos son junio y septiembre, en los cuales ocurre el 18 y el 19 % de la lluvia anual, respectivamente.

0

1000

2000

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000

LLUVIA MEDIA ANUAL (mm)

ELEV

ACIÓ

N (m

snm)

Fig. 3.1 Ilustración de la variación de la lluvia media anual con la elevación en la cuenca del río Naranjo. La

fuente de la información básica es INSIVUMEH.

11 INSIVUMEH (2004). Atlas Hidrológico de la República de Guatemala.

14

3.2.3 VARIACIÓN ESTACIONAL En la Fig. 3.2 se muestra la variación mensual de la lluvia en cuatro estaciones: San Marcos y Las Lagunas (cabecera de la cuenca); y Culpán y Chiquilá (en la parte inferior de la cuenca). Así mismo, en la Fig. 3.5 se muestra la variación mensual de la lluvia en la parte superior, media e inferior de la cuenca en estudio. Los rangos de variación de la lluvia mensual para la estación característica de la parte alta de la cuenca (estación San Marcos) se muestra en la Fig. 3.3. Puede observarse que la magnitud de la lluvia máxima mensual observada en la parte alta de la cuenca, en la época de lluvias, es del orden de 2.6 veces superior al promedio mensual. En la parte media (estación Culpán), se estima que los valores máximos mensuales son del orden de los 1.7 veces superior a los valores medios mensuales. La lluvia mensual mínima observada, en la época de lluvias, corresponde a un 0.27 y 0.47 veces el valor medio mensual para la parte alta y media de la cuenca, respectivamente. O sea que, en la parte alta el régimen de lluvia mensual manifiesta mayor variabilidad.

0

200

400

600

Lluvia (m

m)

SAN MARCOS

LAS LAGUNAS

CHIQUILA

CULPAN

SAN MARCOS 169 261 158 186 265 126 29 12 4 6 24 52

LAS LAGUNAS 131 231 153 173 267 157 37 10 3 8 15 44

CHIQUILA 310 532 423 451 568 428 145 50 33 42 76 150

CULPAN 325 535 480 519 603 430 153 40 27 32 74 145

MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR

Fig. 3.2 Ilustración de la variación de la lluvia media mensual en las estaciones indicadas. La fuente de la

información básica es INSIVUMEH.

15

3.2.4 VARIACIÓN MULTIANUAL La variación multianual de las lluvias puede indicarse mediante el vector regional de lluvias en la región, el cual se basa en los registros disponibles (cuadro B.1) de las 24 estaciones descritas en el cuadro 3.1. La Fig. 3.4 muestra la variación multianual con la serie del vector regional estandarizado (promedio cero y desviación estándar 1). En la Fig. 3.4 puede observarse que se han tenido años muy húmedos como el 33/34, 68/69, 69/70, 73/74, 95/96 y 98/99; donde la lluvia anual fue superior al promedio, en más de una vez la desviación estándar. Por otro lado, los años con menor lluvia son 30/31, 39/40, 82/83 y 85/86 a 87/88. Puede notarse que pueden ocurrir hasta tres años consecutivos como húmedos y como secos.

0

200

400

600

Lluvia (m

m)

PROMEDIO 168 262 162 198 272 121 25 12 4 7 23 55

MÁXIMO 432 655 446 460 656 374 107 115 41 90 87 215

MÍNIMO 35 108 51 57 111 0 0 0 0 0 0 2

STD 106 139 100 114 142 85 28 25 9 20 27 53

PROM+STD 273 401 261 311 414 206 53 38 14 27 50 108

PROM-STD 62 124 62 84 131 36 2


Fig. 3.3 Ilustración de la variación de la lluvia mensual observada en la estación San Marcos. STD es la

desviación estándar de la serie, PROM es el promedio.

16

-3

-2

-1

0

1

2

29/30

32/33

35/36

38/39

41/42

44/45

47/48

50/51

53/54

56/57

59/60

62/63

65/66

68/69

71/72

74/75

77/78

80/81

83/84

86/87

89/90

92/93

95/96

98/99

PA-ID

X

Fig. 3.4 Ilustración de la variación multianual de la lluvia mensual en la cuenca en estudio. Las barras arriba de

cero indican año húmedo y abajo de cero, año seco. La línea continua es el promedio movible de 5 años.

3.2.5 ESTIMACIÓN DE LA LLUVIA EN DIFERENTES MICROCUENCAS La estimación de la lluvia media anual en cualquier parte de la cuenca en estudio, puede hacerse en base al mapa de isoyetas de la Fig. A.4 y/o en base a la Fig. 3.1, conociendo la elevación media del sitio, o la elevación media del área tributaria de interés. La distribución media mensual de la lluvia puede estimarse en base a los índices de lluvia mensual (PM-IDX) (Fig. 3.5). La lluvia media anual se multiplica por los índices mensuales respectivos, para obtener la magnitud de la lluvia mensual. La Fig. 3.5 muestra los PM-IDX para tres partes de la cuenca: parte superior, media en inferior de la cuenca en estudio. Estos índices fueron estimados en base a los registros de lluvia mensual en las estaciones indicadas en el cuadro 3.1. La parte superior del área de estudio, comprende los afluentes del río Naranjo hasta la estación Corral Grande (nodo 25). La parte intermedia comprende las microcuencas de los afluentes entre la estación Corral Grande (nodo 25 hasta el nodo 36 y microcuencas en la parte alta de la subcuenca del río Mujuliá (entre nodos 37 y 48, aproximadamente). Y la parte inferior comprende las áreas, aguas abajo de las áreas intermedia y superior.

17

0.000

0.050

0.100

0.150

0.200

PM-ID

X (-)

PARTE ALTA 0.132 0.193 0.124 0.141 0.205 0.099 0.027 0.008 0.002 0.008 0.015 0.047

PARTE INTERMEDIA 0.121 0.178 0.127 0.140 0.190 0.116 0.033 0.011 0.006 0.009 0.020 0.048

PARTE INFERIOR 0.110 0.163 0.131 0.140 0.175 0.133 0.039 0.014 0.010 0.011 0.025 0.050


Fig. 3.5 Ilustración de la variación media mensual de la lluvia, en base a los índices de lluvia mensual (PM-

IDX).

3.3 TEMPERATURA La temperatura media anual (TMA) en la cuenca varía en función de la elevación (E), según el modelo de la Ec. 3.1 (ver Fig. 3.6). Esta ecuación se basa en registros de temperatura mensual de 15 estaciones de la región suroccidental de Guatemala. La variación de la temperatura mensual se ilustra mediante los índices de temperatura mensual, TM-IDX (Fig. 3.7). La temperatura media anual para un sitio específico puede obtenerse aplicando la ecuación 3.1, conociendo el valor de la elevación, en msnm. La temperatura media para un mes específico se obtiene multiplicando la temperatura media anual por el índice de temperatura mensual respectivo (Fig. 3.7). TMA = 27.6 – 0.0056 E (3.1)

18

TMA = -0.0056 E + 27.6R2 = 0.99

0

1000

2000

3000

10 14 18 22 26 30

Temperatura media anual, TMA (°C)

Elevación, E (m

snm)

Fig. 3.6 Relación de temperatura media anual (TMA) en función de la elevación en la región suroccidental de

Guatemala. La fuente de la información básica es INSIVUMEH.

0.8

0.9

1.0

1.1

TM-ID

X (-)

TM-IDX 1.05 1.03 1.02 1.02 0.99 0.99 0.97 0.97 0.93 0.96 1.01 1.05


Fig. 3.7 Variación de la temperatura media mensual en función de los índices de temperatura mensual en la

región a la que pertenece la cuenca en estudio. La fuente de la información básica es INSIVUMEH.

3.4 EVAPOTRANSPIRACIÓN La evapotranspiración potencial (ETP) del área se estima en función de la ETP calculada mediante la fórmula de HARGREAVES, la cual es una de las más aceptadas en Guatemala, en diferentes estaciones en la región suroccidental de Guatemala. En total, la ETP se calcula para 14 estaciones. La Fig. 3.8 muestra gráficamente la variación de la ETP con la elevación (E) en la región. Para cualquier elevación en el área en estudio, la ETP puede estimarse mediante el modelo de la Ec. 3.2, conociendo la elevación del sitio o la elevación media del área tributaria.

19

ETP = 1,882 – 0.25 E (3.2)

ETP = 1882 - 0.25 ER2 = 0.88

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Evapotranspiración potencial, ETP (mm)

Elev

ación, E (m

snm)

Fig. 3.8 Relación de evapotranspiración potencial media anual (ETP) en función de la elevación en la región

suroccidental de Guatemala. La fuente de la información básica es INSIVUMEH. Una estimación de la ETP mensual, se hace mediante el índice de ETP mensual (ETP-IDX). Estos valores se muestran en la Fig. 3.9, y fueron deducidos en base al promedio de los índices mensuales de las 14 estaciones usadas en los análisis. La ETP media para un mes específico se obtiene multiplicando la ETP media anual por el índice de ETP mensual respectivo.

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.10

ETP-IDX (-)

ETP-IDX 0.095 0.086 0.092 0.090 0.079 0.077 0.071 0.070 0.074 0.077 0.094 0.095


Fig. 3.9 Variación de la evapotranspiración potencial media mensual en función de los índices de ETP en la

región a la que pertenece la cuenca en estudio. La fuente de la información básica es INSIVUMEH.

20

La evapotranspiración real (ETA) que ocurre en la cuenca, se estima mediante el balance hídrico medio mensual en las cuencas tributarias definidas por los sitios de control de las estaciones hidrométricas dentro de la cuenca: Corral Grande, Chuvá y Coatepeque. Para Corral Grande, la ETA es 0.45 veces la ETP; mientras que para Chuvá y Coatepeque, es de 0.54 y 0.55 la ETP (ver Fig. 3.10), respectivamente. En términos medios puede decirse que la ETA en cualquier sitio en la parte superior de la cuenca en estudio, es del orden de los 0.45 veces la ETP, mientras que en la parte media e inferior, es del orden de los 0.55 veces la ETP.

3.5 BALANCE HÍDRICO MEDIO MENSUAL DE SITIOS DE CONTROL Para los sitios específicos de control en la cuenca: estaciones hidrométricas de Corral Grande, Chuvá y Coatepeque se aplica el balance hídrico medio mensual, para estimar la magnitud de la ETP que corresponde a la ETA. Para ilustrar el balance hídrico, se presenta en la Fig. 3.10 el balance para toda la cuenca en estudio (hasta la estación hidrométrica Coatepeque). P, ES, ETP y ETA corresponden a la lluvia, escorrentía, evapotranspiración potencial y real (valores medios mensuales), respectivamente.

0

100

200

300

400

LAMINA DE AG

UA (m

m)

P (mm) ETA (mm)

ES (mm) ETP (mm)

P (mm) 261 383 275 303 410 250 71 24 12 20 43 104

ETA (mm) 94 85 91 89 78 76 53 19 12 20 43 95

ES (mm) 72 126 145 172 207 208 97 76 62 54 47 48

ETP (mm) 134 122 130 127 111 109 100 99 104 108 132 135


Fig. 3.10 Balance hídrico medio mensual para la cuenca definida por el sitio de control de la estación

Coatepeque.

21

44444444........ CCCCCCCCAAAAAAAAUUUUUUUUDDDDDDDDAAAAAAAALLLLLLLLEEEEEEEESSSSSSSS

4.1 METODOLOGÍA El análisis de caudales consiste; en primer lugar, en la estimación del caudal medio anual en cada una de las áreas cuenca en estudio, mediante la aplicación del modelo del balance hídrico anual. La agregación sucesiva de la escorrentía en cada área, en la que se subdividió la cuenca, se calibra con la escorrentía media anual en las tres estaciones con registros de caudales. Luego, se examina la serie de caudales medios diarios registrados en las estaciones que se ubican en la cuenca del río Naranjo y cuencas vecinas, para obtener una curva de duración de caudales adimensional. El otro aspecto considerado es la estimación de caudales máximos, en cualquier sitio dentro del cauce, de cualquier corriente superficial, asociados a diferentes períodos de retorno. Esta estimación se basa en la aplicación de un modelo lluvia-escorrentía: hidrograma unitario sintético del Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos de América (SCS).

4.2 INFORMACIÓN DISPONIBLE En la cuenca del río Naranjo han operado seis estaciones hidrométricas, cuyas características se resumen en el cuadro 4.1. Las series de caudales medios diarios fueron obtenidos de los boletines hidrológicos publicados por el INDE y el INSIVUMEH. En el cuadro 4.1 se indica el período de registro disponible. En las series indicadas existen algunos vacíos. Además de las seis estaciones en la cuenca del río Naranjo se incluyen las estaciones de Malacatán y Caballo Blanco, que se ubica en la cuenca del río Cabuz, afluente del Suchiate y río Ocosito, respectivamente. Las series anuales de estas dos estaciones adicionales se utilizan para el relleno y extensión de las series en Corral Grande y Coatepeque. En la Fig.

22

A.7 se muestra la ubicación de las estaciones y sus respectivas cuencas tributarias, y en el cuadro B.3 se presentan las series mensuales disponibles. Cuadro 4.1 Estaciones hidrométricas, con información disponible de caudales medios diarios, cercanas al área

en estudio.

CÓDIGO NOMBRE RÍO MUNICIPIO ELEVACIÓN

(msnm) ÁREA (km2)

LATITUD LONGITUD PERÍODO DE REGISTRO

1.03.01.01 CORRAL GRANDE NARANJO Sn Pedro Sac. 1706 167.5 14 54 04 91 45 20 10/70 - 06/73

CHUVÁ MUJULIÁ Colomba 945 90.9 14 45 57 91 43 13 08/75 - 04/80

1.03.01.02 COATEPEQUE NARANJO Coatepeque 291 525.0 14 43 05 91 52 25 03/70 - 06/02

1.03.02.01 MELENDREZ II MELENDREZ Pajapita 23 149.2 14 42 52 92 05 50 09/73 - 07/01

1.03.03.01 PAJAPITA NAHUATÁN Pajapita 40 185.0 14 44 10 92 02 58 10/71 - 08/01

MELENDREZ I MELENDREZ Pajapita 22 349.8 14 42 32 92 05 56 08/70 - 06/73

1.02.02.01 MALACATÁN CABUZ Malacatán 360 451.0 14 54 25 92 02 35 06/74 - 04/02

1.04.01.01 CABALLO BLANCO OCOSITO Retalhuleu 48 461.6 14 29 57 91 51 03 06/69 - 04/02

Como puede observarse en el cuadro B.3, los registros son de diferente longitud y se ubican en diferente época, así como vacíos dentro de las series y algunas inconsistencias. Para obtener una serie más extensa de caudal medio anual en las tres estaciones dentro de la cuenca en estudio, y chequear la consistencia de las series registradas; se utiliza el método del vector regional, el cual hace uso de toda la información existen en las estaciones y genera series de igual longitud. Aplicando esta metodología, se obtienen las series comunes entre los años hidrológicos de 1970/71 al 1997/98. En el cuadro 4.2 se muestran dichas series, las cuales se usan para estimaciones posteriores.

23

Cuadro 4.2 Serie anual extendida de caudales (m3/s) en las estaciones indicadas. AÑO COATEPEQUE CHUVA CORRAL GRANDE VECTOR REGIONAL

70/71 25.2 7.41 2.71 33.01 71/72 20.4 5.24 2.19 23.33 72/73 17.7 4.32 2.12 19.27 73/74 19.7 6.14 2.31 27.37 74/75 13.5 5.28 1.31 23.52 75/76 21.4 4.94 1.96 22.61 76/77 14.3 4.24 1.69 15.87 77/78 17.9 3.32 1.69 17.46 78/79 20.6 5.82 2.06 25.09 79/80 25.3 6.83 2.54 30.91 80/81 22.8 6.61 1.89 29.47 81/82 28.3 6.75 2.47 30.07 82/83 19.7 5.39 1.97 24.02 83/84 15.3 4.18 1.53 18.62 84/85 16.8 4.60 1.68 20.48 85/86 15.5 4.24 1.55 18.87 86/87 15.7 4.30 1.57 19.16 87/88 19.1 5.24 1.92 23.34 88/89 27.5 7.53 2.76 33.55 89/90 25.1 6.87 2.52 30.63 90/91 21.4 5.86 2.15 26.12 91/92 17.5 4.79 1.75 21.34 92/93 20.0 5.47 2.00 24.37 93/94 20.8 5.70 2.09 25.38 94/95 23.2 6.37 2.33 28.37 95/96 36.6 10.04 3.68 44.72 96/97 24.1 6.60 2.42 29.40 97/98 18.4 5.03 1.84 22.40 PROM 20.84 5.68 2.10 25.31

4.3 VARIACIÓN DEL CAUDAL

4.3.1 HIDROGRAMA DE CAUDALES DIARIOS Para ilustrar la variación de los caudales, se presenta los hidrogramas de años con registro completo en la estación Coatepeque. De la serie disponible solamente 5 años se encuentran completos. De estos se tiene que el año seco corresponde al año 1974/75 y el año húmedo 1981/82. Una comparación del régimen de estos años se aprecia en la Fig. 4.1.

24

0

40

80

120

160

200

May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr

Q (m

3/s)

72/73 SECO 74/75

76/77 80/81

HUMEDO 81/82 PROMEDIO

Fig. 4.1 Comparación de los hidrogramas de caudales medios diarios (QMD) en los años con registro completo,

con el año promedio.

4.3.2 VARIACIÓN ESTACIONAL La variación de los caudales medios a nivel mensual, en el período de registro de la estación Coatepeque se aprecia en la Fig. 4.2. Los valores máximos y mínimos, se refieren a caudales máximos y mínimos a nivel diario, en cada mes. La Fig. 4.4 también muestra la variación mensual de los caudales, mediante los índices de de caudal mensual (QM-IDX), para las subcuencas y microcuencas de la parte superior, media e inferior en la cuenca en estudio. El caudal medio mensual en las estaciones dentro del área en estudio se indica en el cuadro 4.3. Los valores indicados son los corregidos y en base al promedio multianual ampliado (cuadro 4.2) con la aplicación del vector regional de caudales anuales.

25

0

50

100

150

200Q (m

3/s)

PROMEDIO 13.2 23.7 26.8 31.6 39.3 38.4 18.7 13.9 11.5 10.4 9.0 9.3

MÁXIMO 46.4 62.8 86.5 146.0 204.1 174.1 41.3 30.1 23.1 21.6 27.1 23.3

MÍNIMO 5.3 8.8 9.4 10.8 10.3 10.0 5.3 2.0 5.3 3.1 1.6 1.6

Fig. 4.2 Variación del caudal medio mensual y variación de caudales diarios (entre máximo y mínimo), en el

período de registro de la estación Coatepeque. Cuadro 4.2 Caudales medios mensuales (m3/s) en las estaciones indicadas. ESTACIÓN ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUAL COATEPEQUE 11.65 25.22 26.47 30.37 42.97 40.49 21.79 14.61 10.76 9.23 8.00 8.52 20.84 CHUVA 3.62 5.91 8.48 7.60 11.68 7.77 5.10 4.29 3.54 3.28 3.22 3.69 5.68 CORRAL GRANDE 1.37 2.44 2.37 2.65 3.55 3.49 2.39 1.63 1.39 1.33 1.29 1.24 2.10

4.3.3 VARIACIÓN MULTIANUAL La variación multianual se ilustra mediante la variación del vector regional de caudales anuales (ver cuadro 4.2), basado en las ocho series indicadas en el cuadro B.3. La Fig. 4.3 muestra el vector regional de caudales anuales junto al vector regional de lluvia anual. Los valores están estandarizados en el período común de las series. En dicha ilustración se incluye el promedio movible de 5 años.

26

-2

-1

0

1

2

3

70/71

72/73

74/75

76/77

78/79

80/81

82/83

84/85

86/87

88/89

90/91

92/93

94/95

96/97

QA-ID

X, P

A-ID

X (-)

VECTOR PAVECTOR QA5 per. media móvil (VECTOR QA)5 per. media móvil (VECTOR PA)

Fig. 4.3 Ilustración de la variación multianual del caudal anual y lluvia anual en la cuenca en estudio. Las

barras arriba de cero indican año húmedo y abajo de cero, año seco.

4.3.4 ESTIMACIÓN DEL CAUDAL MENSUAL EN DIFERENTES MICROCUENCAS La estimación del caudal medio mensual en cualquier subcuenca o microcuenca, puede hacerse mediante la multiplicación del caudal medio anual por el respectivo índice de caudal mensual (QM-IDX) presentado en la Fig. 4.4. La curva a usar depende de la ubicación del área de interés. La Fig. 4.4 presenta tres opciones. Para las microcuencas en la parte superior del área de estudio; por ejemplo, de los afluentes del río Naranjo hasta la estación Corral Grande y los afluentes en la parte alta de los ríos Chol y Talcicil. La curva para la parte inferior puede aplicarse a las microcuencas de la parte baja de los ríos Chol y Talcicil, así como para las microcuencas del río Mujuliá. La curva intermedia puede aplicarse a las cuencas tributarias de los nodos en el río Naranjo, ubicados aguas abajo de la estación Corral Grande.

27

0

1

2

QM-ID

X (-)

PARTE SUPERIOR 0.654 1.164 1.132 1.265 1.694 1.663 1.139 0.780 0.665 0.636 0.617 0.592

PARTE MEDIA 0.559 1.210 1.270 1.457 2.062 1.943 1.045 0.701 0.516 0.443 0.384 0.409

PARTE INFERIOR 0.638 1.040 1.493 1.338 2.056 1.367 0.897 0.755 0.623 0.577 0.567 0.650


Fig. 4.5 Ilustración de la variación media mensual del caudal, en base a los índices de caudal mensual (QM-

IDX).

4.4 CAUDAL MEDIO ANUAL DE LAS SUBCUENCAS Y MICROCUENCAS Para cada subárea en que se dividió la cuenca en estudio, se obtuvo la escorrentía media anual, basado en el balance hídrico medio anual. La información básica se obtiene del régimen de lluvias y de evapotranspiración abordado en el capítulo de clima. Los caudales, de las microcuencas superiores se agregan sucesivamente hasta los sitios de control (nodos) superiores. El modelo para toda la cuenca tiene sitios específicos de control, que sirven para la calibración. Estos sitios son los caudales observados en las estaciones hidrométricas de Corral Grande, Chuvá y Coatepeque. En el cuadro A.1 se presenta la magnitud del caudal medio anual en cada tramo. Los valores indicados corresponden al caudal hasta el extremo inferior del tramo indicado (ver Fig. A.6). En el caso de los nodos, el valor indicado de caudal, corresponde al caudal agregado de los tramos que confluyen en dicho nodo. Los cuadros A.2 y A.3 muestran, específicamente los caudales para las subcuencas y microcuencas indicadas en las Figs. A.4, A.5 y A.6. La estimación del caudal medio anual en cualquier otro punto no incluido entre los indicados en el cuadro A.1, de cualquier cauce dentro del área de estudio, puede hacerse mediante las Ecs. 4.1 a 4.3, las cuales están en función del área tributaria (km2) hasta el sitio de interés (ver Fig. 4.6). La Ec. 4.1 se aplica para sitios que definen un área tributaria ubicada aguas arriba del nodo correspondiente a la estación Corral Grande y afluentes de los ríos que

28

fluyen al Naranjo entre los nodos 30 y 36 de la red de drenaje (ver flujograma de la Fig. A.6). La Ec. 4.2 se aplica para las microcuencas y subcuenca del río Mujuliá. La Ec. 4.3, por su lado, se aplica exclusivamente para el cauce del río Naranjo desde su confluencia con el río Paltaza (nodo 24). QMA = 0.0131 A0.990 (4.1) QMA = 0.0464 A1.036 (4.2) QMA = 0.00009 A1.962 (4.3)

QMA = 0.0131 A**0.990R2 = 0.99

QMA = 0.0464 A**1.036R2 = 0.98

QMA = 9E-05 A**1.962R2 = 0.98

0.01

0.10

1.00

10.00

100.00

0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0Área tributaria, A (km2)

Cau

dal m

edio anu

al, Q

MA (m

3/s)

Sucuencas parte alta del Naranjo, hastaNodo 25, y afluentes hasta tramo 71

Subcuencas río Mujuliá, hasta tramo 112

Cauce principal río Naranjo desde Nodo 24

Fig. 4.6 Ilustración de la variación media mensual del caudal, en base a los índices de caudal mensual (QM-

IDX).

4.5 CURVAS DE DURACIÓN DE CAUDALES Un análisis muy importante para estudios de aprovechamiento de agua, lo constituye la curva de duración de caudales. Para la cuenca se en estudio se obtienen curvas estandarizadas mediante el caudal medio anual. Las curvas de duración de caudales se estiman a partir de las series disponibles de caudales medios diarios. La Fig. B.1 muestra una comparación de las curvas de duración de las series de caudales medios diarios de las estaciones dentro de la cuenca del Naranjo (cinco) y la estación Malacatán (cuenca del río Suchiate).

29

En la Fig. 4.7 y cuadro 4.3 se presentan las curvas adimensionales para las estaciones Corral Grande, Chuvá y Coatepeque. Para obtener los caudales asociados a diferentes probabilidades de excedencia en cualquier sitio de la cuenca en estudio, basta obtener el caudal medio anual (Ecs. 4.1 a 4.3, según el caso) y multiplicarlo por los valores de la curva adimensional de la Fig. 4.7 o cuado 4.3. La curva obtenida en la estación Corral Grande, se estima apropiada para cualquier microcuenca o subcuenca en el área arriba del sitio mencionado (nodo 25 del flujograma, Fig. A.6). Esta curva también es apropiada para los afluentes de las subcuencas que confluyen al Naranjo, entre los nodos 25 y 36. La curva deducida de la serie da caudales de Chuvá se estima apropiada para las microcuencas de la río Mujuliá, hasta su desembocadura en el río Naranjo (nodo 57). La curva deducida de la estación Coatepeque, se considera apropiada para cualquier sitio en el cauce principal del río Naranjo, a partir del nodo 25.

0

2

4

6

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% de tiempo que Q es igualado o superado

Q/Q

MA (-)

CHUVÁ

COATEPEQUE

CORRAL GRANDE

Fig. 4.6 Curvas de duración de caudales adimensionales, para las series de caudales medios diarios en las

estaciones indicadas.

30

Cuadro 4.3 Curvas de duración de caudales adimensionales (Q/QMA) en las estaciones indicadas. Días de

excedencia Prob. de

excendencia (%) CORRAL GRANDE CHUVÁ COATEPEQUE

4 1 4.889 4.223 4.293 18 5 2.604 2.450 2.699 37 10 1.903 1.771 2.192 55 15 1.555 1.454 1.795 73 20 1.320 1.233 1.516 91 25 1.181 1.127 1.288 110 30 1.080 1.050 1.143 128 35 1.005 0.974 1.019 146 40 0.918 0.876 0.951 164 45 0.858 0.803 0.902 183 50 0.819 0.767 0.823 201 55 0.777 0.733 0.740 219 60 0.730 0.689 0.652 237 65 0.668 0.647 0.587 256 70 0.631 0.614 0.528 274 75 0.572 0.608 0.479 292 80 0.517 0.555 0.435 310 85 0.450 0.477 0.378 329 90 0.372 0.421 0.340 347 95 0.278 0.346 0.216 356 98 0.242 0.300 0.140 358 98 0.222 0.277 0.123 362 99 0.190 0.234 0.087

4.6 CURVAS DE VARIACIÓN ESTACIONAL DE CAUDALES El comportamiento estacional del caudal puede estimarse mediante las curvas de variación estacional. La Fig. 4.7 y cuadro 4.4 muestran las curvas adimensionales, en base a caudal medio anual, deducidas a partir de los registros de caudales medios diarios en la estación Coatepeque. Las curvas se usan para obtener la magnitud del caudal con determinada probabilidad de excedencia; es decir, la magnitud del caudal que puede esperarse sea igualada o superada en un porcentaje de tiempo al mes (o número de días al mes). Por ejemplo, la subcuenca del río Turbalá en el tramo 36 (confluencia con el río Naranjo) manifiesta un caudal medio anual de 0.507 m3/s. El caudal esperado con una probabilidad de 90 %, en el mes de mayo, se obtiene multiplicando el valor 0.384 (cuadro 4.4 o Fig. 4.7) por el QMA (0.507 m3/s), resultando 0.195 m3/s. En otras palabras, se espera que en el Turbalá el caudal sea igual o superior a 0.195 m3/s en 28 días del mes de mayo. La estimación para cualquier probabilidad de excedencia, en cualquier mes del año y en cualquier sitio en la cuenca se estima de esa manera.

31

0

1

2

3

4

5


Q/QMA (m

3/s)

5%

10%

20%

30%

50%

70%

80%

90%

95%

Fig. 4.7 Curvas de variación estacional adimensional para la cuenca en estudio, basado en información de

caudales medios diarios registrado en la estación Coatepeque. Cada curva corresponde a una probabilidad de excedencia.

Cuadro 4.4 Curvas adimensionales (Q/QMA) de variación estacional de caudales.

p (%) MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR 1 2.046 2.827 3.460 4.169 7.330 6.594 1.982 1.301 1.109 1.007 0.975 0.941 5 1.109 2.307 2.583 3.189 3.660 4.544 1.646 1.175 1.037 0.937 0.888 0.895

10 0.987 2.069 2.198 2.636 3.000 3.613 1.481 1.019 1.013 0.893 0.857 0.859 15 0.914 1.763 1.934 2.392 2.688 2.744 1.305 0.874 0.758 0.859 0.857 0.830 20 0.804 1.595 1.729 2.173 2.478 2.493 1.168 0.844 0.696 0.810 0.588 0.694 25 0.749 1.455 1.605 1.987 2.372 2.365 1.124 0.822 0.672 0.665 0.487 0.559 30 0.697 1.358 1.466 1.854 2.271 2.185 1.095 0.777 0.650 0.547 0.446 0.494 35 0.672 1.283 1.343 1.732 2.126 2.023 1.075 0.741 0.585 0.529 0.446 0.457 40 0.644 1.204 1.237 1.589 2.010 1.875 1.049 0.686 0.566 0.511 0.438 0.442 45 0.600 1.158 1.185 1.458 1.824 1.708 0.959 0.639 0.529 0.494 0.429 0.427 50 0.560 1.080 1.108 1.286 1.683 1.648 0.926 0.604 0.494 0.444 0.370 0.412 55 0.526 1.007 1.043 1.137 1.532 1.581 0.895 0.576 0.464 0.429 0.350 0.370 60 0.517 0.988 0.978 1.060 1.396 1.503 0.837 0.544 0.452 0.419 0.338 0.350 65 0.485 0.864 0.915 0.949 1.313 1.414 0.787 0.518 0.439 0.401 0.333 0.331 70 0.448 0.832 0.879 0.841 1.171 1.332 0.682 0.489 0.421 0.384 0.323 0.316 75 0.427 0.784 0.829 0.798 1.010 1.234 0.638 0.272 0.406 0.369 0.315 0.297 80 0.418 0.734 0.782 0.744 0.940 1.139 0.585 0.220 0.386 0.363 0.298 0.283 85 0.392 0.683 0.697 0.697 0.875 0.990 0.433 0.206 0.369 0.338 0.147 0.137 90 0.384 0.604 0.667 0.672 0.842 0.797 0.339 0.169 0.254 0.228 0.130 0.130 95 0.341 0.547 0.633 0.605 0.777 0.590 0.287 0.114 0.254 0.181 0.081 0.075

97.5 0.313 0.489 0.605 0.571 0.590 0.522 0.280 0.100 0.254 0.158 0.081 0.075 98 0.294 0.486 0.603 0.558 0.551 0.516 0.280 0.096 0.254 0.153 0.081 0.075 99 0.275 0.441 0.490 0.541 0.528 0.503 0.275 0.094 0.254 0.147 0.075 0.075

32

4.7 DISPONIBILIDAD DE AGUA POR MUNICIPIO La división política municipal no concuerda con la división de cuencas tributarias, como es de esperarse. En los mapas de las Figs. A.3, A.4 y A.5, puede observarse claramente este hecho. El área tributaria de la mayoría de afluentes se encuentra en territorio de más de un municipio. Pocas microcuencas se encuentran en un solo municipio. Por lo que no es tan sencillo, desde el punto de vista hidrológico, aportar una magnitud de oferta de agua para cada municipio, en términos de caudal. Sin embargo, se estima; por un lado, la escorrentía que se origina en el área que cubre cada municipio (dentro de la cuenca en estudio), luego se traduce a unidades de caudal. Por otro lado, se mencionan las corrientes principales de pasan en los municipios.

4.7.1 ESCORRENTÍA MEDIA ANUAL El cuadro 4.5, presenta el resumen de las variables climáticas (lluvia media anual, evapotranspiración potencial media anual) relevantes. Así mismo, se presenta la magnitud de la escorrentía media anual. Estos valores también se traducen a caudal medio anual y caudales medios mensuales, así como el rendimiento específico del área de cada municipio dentro de la cuenca. Cuadro 4.5 Magnitud de variables climáticas de de caudales relevantes estimados para los 8 municipios de la

cuenca: San Marcos (SM), San Pedro Sac. (SPS), San Antonio Sac. (SAS), Esquipulas Palo Gordo (EPG), San Cristóbal Cucho (SCC), Palestina de Los Altos (PLA), San Juan Ostuncalco (SJO) y San Martín Sac. (SMS). Variable climático y de caudales MUNICIPIO

Variable Símbolo Unidad SM SPS SAS EPG SCC PLA SJO SMS Lluvia media annual PMA mm 1179 1179 1147 1100 1388 1098 1245 2061 Evapotranspiración potencial anual ETP mm 1252 1238 1194 1240 1373 1185 1251 1383 Escorrentía media anual ES mm 418 424 418 353 542 310 476 1783 Caudal medio mensual, mayo QMAY m3/s 0.283 0.573 0.280 0.105 0.328 0.175 0.590 3.521 Caudal medio mensual, junio QJUN m3/s 0.503 1.019 0.498 0.186 0.584 0.312 1.278 5.739 Caudal medio mensual, Julio QMJUL m3/s 0.489 0.991 0.484 0.181 0.568 0.303 1.341 8.240 Caudal medio mensual, agosto QAGO m3/s 0.547 1.108 0.541 0.203 0.635 0.339 1.539 7.383 Caudal medio mensual, septiembre QSEP m3/s 0.733 1.484 0.725 0.271 0.851 0.454 2.177 11.350 Caudal medio mensual, octubre QOCT m3/s 0.719 1.456 0.712 0.266 0.835 0.446 2.052 7.545 Caudal medio mensual, noviembre QNOV m3/s 0.492 0.997 0.487 0.182 0.572 0.305 1.104 4.952 Caudal medio mensual, diciembre QDIC m3/s 0.337 0.683 0.334 0.125 0.391 0.209 0.740 4.170 Caudal medio mensual, enero QENE m3/s 0.288 0.583 0.285 0.107 0.334 0.178 0.545 3.440 Caudal medio mensual, febrero QFEB m3/s 0.275 0.557 0.272 0.102 0.319 0.170 0.468 3.184 Caudal medio mensual, marzo QMAR m3/s 0.267 0.540 0.264 0.099 0.310 0.165 0.405 3.130 Caudal medio mensual, abril QABR m3/s 0.256 0.518 0.253 0.095 0.297 0.159 0.432 3.589 Caudal medio anual QMA m3/s 0.432 0.876 0.428 0.160 0.502 0.268 1.056 5.520 Rendimiento específico medio anual qma l//km2 13.2 13.5 13.3 11.2 17.2 9.8 15.1 56.5 Caudal excedido el 90 % del tiempo Q90% m3/s 0.161 0.326 0.159 0.060 0.187 0.100 0.359 1.877 Caudal excedido el 80 % del tiempo Q80% m3/s 0.224 0.453 0.221 0.083 0.260 0.139 0.459 2.401 Caudal excedido el 30 % del tiempo Q30% m3/s 0.467 0.946 0.462 0.173 0.542 0.289 1.207 6.310

33

4.7.2 AFLUENTES PRINCIPALES Abordando la disponibilidad del recurso hídrico en cada municipio, desde el punto de vista, de los afluentes que pasan por ellos, se facilita observando los mapas de las Figs. A.3, A.4 y A.5, donde aparecen los sitios de control en los ríos, dentro del área de los municipios, donde se ha estimado la magnitud del caudal (Secs. 4.4, 4.5 y 4.6), dentro del área que cubren los municipios. Una estimación de la disponibilidad del agua en cada municipio, considerando este criterio, se presenta en el cuadro 4.6. En dicho cuadro indica; por ejemplo, que en el área del municipio de San Marcos pasa el río del tramo (18), al cruzar el límite, el área tributaria de dicho río es de 5.28 km2, conduciendo un caudal medio anual (QMA) de 0.070 m3/s. El río Paltaza pasa también en el municipio. El caudal medio anual estimado en el sitio donde el río cruza el límite municipal es de 0.334 m3/s; mientras que el QMA en los tramos 43 y 47, se estiman en 0.053 y 0.047 m3/s, respectivamente. La suma de los cuatro indica un QMA de 0.504 m3/s. En el caso del municipio de San Pedro Sacatepéquez, se puede considerar que el caudal total disponible, es el caudal que conduce el río Naranjo cuando cruza el límite municipal, aguas abajo del Nodo (No) 26. Debe notarse que el área tributaria (hasta ese punto de control), incluyen seis de los ocho municipios en estudio. Además, existe el aporte del río Chol (tramo, TR 55). El caudal total es, entonces, 2.315 m3/s. En el caso del municipio de Esquipulas Palo Gordo, el caudal medio anual del río Palatzá, cuando cruza el límite municipal, ubicado aguas abajo del Nodo 20, se estima en 0.245 m3/s (área tributaria de 21.9 km2. De la misma manera se estima los caudales medios anuales y mensuales; así como los asociados a probabilidades de excendencia de 90 %, 80 % y 30 %, para los ocho municipios. Las magnitudes respectivas, se presentan en el cuado 4.6.

34

Cuadro 4.6 Magnitud de caudales (m3/s) disponibles en el ríos que pasan por los municipios en estudio. Ver significado de variables en el cuadro 4.5.

TR

No RÍO

QMAY

QJUN QJUL

QAGO QSEP

QOCT

QNOV QDIC

QENE

QFEB

QMAR

QABR QMA

Q90%

Q80%

Q30%

SAN MARCOS

18 0.04

6 0.08

2 0.08

0 0.08

9 0.119 0.11

7 0.08

0 0.05

5 0.04

7 0.04

5 0.04

3 0.04

2 0.07

0 0.02

6 0.03

6 0.07

6

42 Palatzá 0.21

8 0.38

8 0.37

8 0.42

2 0.565 0.55

5 0.38

0 0.26

0 0.22

2 0.21

2 0.20

6 0.19

7 0.33

4 0.12

4 0.17

3 0.36

0

43 0.03

4 0.06

1 0.06

0 0.06

7 0.089 0.08

8 0.06

0 0.04

1 0.03

5 0.03

3 0.03

2 0.03

1 0.05

3 0.02

0 0.02

7 0.05

7

47 Agua Tibia 0.03

1 0.05

5 0.05

3 0.05

9 0.080 0.07

8 0.05

3 0.03

7 0.03

1 0.03

0 0.02

9 0.02

8 0.04

7 0.01

7 0.02

4 0.05

1

TOTAL 0.32

9 0.58

6 0.57

0 0.63

7 0.854 0.83

8 0.57

4 0.39

3 0.33

5 0.32

0 0.31

1 0.29

8 0.50

4 0.18

7 0.26

0 0.54

4

SAN PEDRO SACATEPÉQUEZ

26 Naranjo 1.47

9 2.63

2 2.56

0 2.86

2 3.833 3.76

3 2.57

6 1.76

4 1.50

5 1.43

8 1.39

5 1.33

9 2.26

2 0.84

1 1.16

9 2.44

3

55 Chol 0.06

4 0.06

7 0.07

7 0.10

9 0.103 0.05

5 0.03

7 0.02

7 0.02

3 0.02

0 0.02

2 0.05

3 0.05

3 0.01

8 0.02

3 0.06

1

TOTAL 1.54

3 2.69

9 2.63

7 2.97

1 3.936 3.81

8 2.61

3 1.79

1 1.52

8 1.45

9 1.41

6 1.39

2 2.31

5 0.85

9 1.19

2 2.50

3

SAN ANTONIO SACATEPÉQUEZ

8 Nahualá 0.47

1 0.83

8 0.81

5 0.91

2 1.221 1.19

9 0.82

1 0.56

2 0.47

9 0.45

8 0.44

4 0.42

6 0.72

1 0.26

8 0.37

3 0.77

8

12 0.02

3 0.04

2 0.04

0 0.04

5 0.060 0.05

9 0.04

1 0.02

8 0.02

4 0.02

3 0.02

2 0.02

1 0.03

6 0.01

3 0.01

8 0.03

9

29 Espumpujá 0.04

1 0.07

2 0.07

1 0.07

9 0.106 0.10

4 0.07

1 0.04

9 0.04

1 0.04

0 0.03

8 0.03

7 0.06

2 0.02

3 0.03

2 0.06

7

33 La Ciénaga 0.03

2 0.05

6 0.05

5 0.06

1 0.082 0.08

1 0.05

5 0.03

8 0.03

2 0.03

1 0.03

0 0.02

9 0.04

8 0.01

8 0.02

5 0.05

2

TOTAL 0.56

7 1.00

9 0.98

1 1.09

7 1.469 1.44

2 0.98

7 0.67

6 0.57

7 0.55

1 0.53

5 0.51

3 0.86

7 0.32

3 0.44

8 0.93

6

ESQUIPULAS PALO GORDO

20 Palatzá 0.16

0 0.28

5 0.27

7 0.31

0 0.415 0.40

7 0.27

9 0.19

1 0.16

3 0.15

6 0.15

1 0.14

5 0.24

5 0.09

1 0.12

7 0.26

4

SAN CRISTÓBAL CUCHO

51 0.04

1 0.07

3 0.07

1 0.07

9 0.106 0.10

4 0.07

2 0.04

9 0.04

2 0.04

0 0.03

9 0.03

7 0.06

3 0.02

3 0.03

2 0.06

8

53 0.04

5 0.07

9 0.07

7 0.08

6 0.116 0.11

4 0.07

8 0.05

3 0.04

5 0.04

3 0.04

2 0.04

0 0.06

8 0.02

5 0.03

5 0.07

4

30 Naranjo 1.88

5 4.08

1 4.28

3 4.91

5 6.953 6.55

2 3.52

5 2.36

5 1.74

1 1.49

4 1.29

5 1.37

9 3.37

2 1.14

7 1.46

7 3.85

5

61 0.03

8 0.08

3 0.08

7 0.10

0 0.142 0.13

3 0.07

2 0.04

8 0.03

5 0.03

0 0.02

6 0.02

8 0.06

9 0.02

3 0.03

0 0.07

9

63 Las Majadas

0.074

0.161

0.169

0.194 0.274

0.258

0.139

0.093

0.069

0.059

0.051

0.054

0.133

0.045

0.058

0.152

65 San 0.06

7 0.14

6 0.15

3 0.17

6 0.248 0.23

4 0.12

6 0.08

4 0.06

2 0.05

3 0.04

6 0.04

9 0.12

1 0.04

1 0.05

2 0.13

8

TOTAL 2.15

1 4.62

3 4.84

1 5.55

0 7.840 7.39

6 4.01

1 2.69

3 1.99

4 1.72

0 1.49

9 1.58

9 3.82

6 1.30

5 1.67

5 4.36

4

PALESTINA DE LOS ALTOS

32 Turbalá 0.25

6 0.45

5 0.44

3 0.49

5 0.663 0.65

1 0.44

6 0.30

5 0.26

0 0.24

9 0.24

1 0.23

2 0.39

1 0.14

6 0.20

2 0.42

3

SAN JUAN OSTUNCALCO

56 Ixchol 0.04

6 0.09

9 0.10

4 0.12

0 0.169 0.15

9 0.08

6 0.05

8 0.04

2 0.03

6 0.03

2 0.03

4 0.08

2 0.02

8 0.03

6 0.09

4

58 Chanchil 0.14

6 0.31

5 0.33

1 0.38

0 0.537 0.50

6 0.27

2 0.18

3 0.13

4 0.11

5 0.10

0 0.10

7 0.26

1 0.08

9 0.11

3 0.29

8

67 San Miguel 0.13 0.29 0.31 0.35 0.508 0.47 0.25 0.17 0.12 0.10 0.09 0.10 0.24 0.08 0.10 0.28

35

8 8 3 9 8 7 3 7 9 5 1 6 4 7 2

68 Talcicil 0.24

4 0.52

8 0.55

5 0.63

6 0.900 0.84

8 0.45

6 0.30

6 0.22

5 0.19

3 0.16

8 0.17

9 0.43

7 0.14

8 0.19

0 0.49

9

TOTAL 0.57

3 1.24

1 1.30

3 1.49

5 2.115 1.99

2 1.07

2 0.71

9 0.52

9 0.45

4 0.39

4 0.41

9 1.02

6 0.34

9 0.44

6 1.17

2

SAN MARTIN SACATEPÉQUEZ

97 Talcanac 2.52

7 4.12

0 5.91

5 5.30

0 8.148 5.41

7 3.55

5 2.99

4 2.46

9 2.28

6 2.24

7 2.57

7 3.96

3 1.66

8 2.19

9 4.16

1

49 Mujuliá 0.61

9 1.00

9 1.44

9 1.29

8 1.996 1.32

7 0.87

1 0.73

3 0.60

5 0.56

0 0.55

0 0.63

1 0.97

1 0.40

9 0.53

9 1.01

9

TOTAL 3.14

7 5.12

9 7.36

4 6.59

9 10.14

4 6.74

3 4.42

6 3.72

7 3.07

4 2.84

5 2.79

7 3.20

8 4.93

4 2.07

7 2.73

8 5.18

0

4.8 ANÁLISIS DE CRECIDAS

4.8.1 METODOLOGÍA DE CÁLCULO En la cuenca del río Naranjo existe monitoreo hidrológico en las estaciones indicadas en el cuadro 4.1. Sin embargo, los registros son muy cortos como para hacer un análisis estadístico robusto. Además, el análisis de crecidas se hace para áreas tributarias en microcuencas; por lo que, el análisis se basa en un modelo tipo lluvia-escorrentía: método del hidrograma unitario paramétrico del Servicio de Conservación de Suelos (SCS) de EUA. Este método consiste en la estimación del hidrograma de una crecida originada por un evento de lluvia determinado. La estimación de la precipitación efectiva que da origen al caudal de crecida, se obtiene a partir del método de la curva número, CN, del SCS.

4.8.2 LLUVIA DE DISEÑO El método del hidrograma unitario sintético requiere de la magnitud de una tormenta de diseño y su respectiva distribución en el tiempo de duración de la misma (hietograma). Para el área en estudio, se elige utilizar eventos de lluvias de 24 horas de duración. Esta duración es obviamente mayor que el tiempo de concentración (tc) de las áreas tributarias sujetas de evaluación (ver cuadros A.1, A.2 y A.3). Normalmente, las tormentas que generan escorrentía importante, en el sitio de control, son las que tienen una duración mayor que tc, muchos concuerdan que es alrededor de cuatro veces tc. Estudios en los Estados Unidos sugieren que la

36

duración más frecuente de tormentas que producen escorrentía es de alrededor de 12 horas, y normalmente se recomienda usar eventos de 24 horas.12 En virtud de que registros de lluvias máximas con 24 horas de duración es muy limitada, los análisis se basan en series de tiempo de la máxima anual de lluvias diarias. En la cuenca del río Naranjo existen dos estaciones que cuentan con un registro, relativamente largo: San Marcos (30 años) y Coatepeque (45). La estación San Marcos, es representativa del régimen de lluvias en la parte superior de la cuenca y Coatepeque en la parte inferior; y una combinación de ambas para la parte intermedia. La ubicación de dichas estaciones se muestra en las Figs. A.3 y A.7 y las series disponibles se muestra en el cuadro B.4. A las series indicadas se aplica un análisis de frecuencia. Este análisis consiste en el ajuste de 6 distribuciones teóricas de frecuencia: valor extremo generalizado (VEG), logística generalizada (LG), Pearson III (PIII), Log Pearson III (LPIII), Log Normal (LN) con tres parámetros y Gumbel (G), cuyos parámetros se determinaron mediante el método de momentos lineales ponderados probabilísticamente (ML) y el método de momentos convencionales (M). Un resumen del resultado de los análisis se muestra en la Fig. 4.8 y cuadro 4.7. En la Fig. 4.8, se presenta la distribución de frecuencia log normal de tres parámetros, ajustada mediante el método de momentos lineales ponderados probabilísticamente. En las Figs. B.2 y B.3 se muestran las otras distribuciones de frecuencia utilizadas en el análisis, para las dos series. Los caudales asociados a diferentes períodos de retorno obtenidos mediante este análisis se presentan en el cuadro 4.8. En el cuadro 4.8 se muestran los valores de lluvia máxima en 24 horas asociadas a diferentes períodos de frecuencia para las dos estaciones indicadas. En los cuadros A.1, A.2 y A.3 se presenta la lluvia máxima diaria ponderada a todas las microcuencas y subcuencas del área de estudio y para períodos de retorno de 100, 50, 30, 25, 20, 10, 5 y 2 años. Debido a que la lluvia registrada es puntual, se usan factores de ajuste para considerar la lluvia sobre un área. Los factores de ajuste están en función del área y se estiman entre 0.99 a 0.95, dependiendo del área tributaria.

12 HEC, US Army Corps of Engineers (2,000). Hydrologic Modeling Systems HEC-HMS.

37

0

100

200

300

400

500

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

variable reducida (Gumbel)

P (m

m)

SAN MARCOS

COATEPEQUE

1.0101 10 20 30 50 500 1000521.1111Tr (años), P = 1/Tr

100

Fig. 4.8 Series anuales de lluvia máxima diaria con sus respectivas curvas de frecuencia log-normal, ajustada

con el método de los momentos lineales ponderados probabilísticamente. Cuadro 4.7 Magnitud e lluvia máxima diaria (mm), en las estaciones indicadas y asociadas a diferentes

períodos de retorno (Tr), basadas en la curva de frecuencia log-normal.

Tr (años) SAN MARCOS COATEPEQUE 100 125 353 50 114 309 30 105 279 25 102 268 20 98 255 10 86 216 5 73 177 2 54 125

4.8.3 HIETOGRAMA DE DISEÑO El modelo lluvia-escorrentía que se usa en el presente análisis requiere del hietograma de diseño, o sea la distribución de la lluvia de diseño en el tiempo, para simular hidrogramas de tormentas en la cuenca en estudio.

38

El evento de lluvia más importante en los últimos años, en la región, lo constituye el ocurrido durante el paso del ciclón tropical Stan (01/10 – 10/10 de 2,005). Registros continuos de las lluvias durante ese evento existe en muy pocas estaciones, debido a que algunas fallaron. Desafortunadamente, el hietograma de dicha tormenta no fue registrado en la estación Coatepeque, ni San Marcos, lo cual daría una mejor base para deducir la que corresponde a la cuenca en estudio. El único registro continuo cercano a la cuenca del río Naranjo es en la estación Catarina. La lluvia máxima en 24 horas observada en esta estación fue de 186.9 mm, el 05/10. Por lo que se utiliza este hietograma (cuadro 4.8) para representar la distribución horaria (intervalos de 30 min) durante eventos extremos, en la mencionada cuenca. El traslado del hietograma mencionado para eventos de lluvia asociada a diferentes períodos de retorno se hace en base a la relación entre el valor de la tormenta de diseño y el valor total de la tormenta observada el 05/10/05. Este traslado se hace para cada uno de los 171 sitios evaluados dentro del área de estudio. Un ejemplo de hietogramas empleados en la deducción de hidrogramas de crecida se muestra en el cuadro B.5, donde se presentan los hietogramas para el sitio de la estación Corral Grande (Nodo 25). Ver también Fig. 4.9. Cuadro 4.8 Hietograma de la tormenta observada durante el paso del ciclón tropical Stan en la

estación Catarina el 05/10/05, discretizada a cada 30 min. Fuente: lectura directa de pluviogramas de INSIVUMEH.

Hora P (mm) hora P (mm) hora P (mm) Hora P (mm) 00:30 4 06:30 3.5 12:30 4.2 18:30 2.3 01:00 4.3 07:00 0.5 13:00 4.3 19:00 0.2 01:30 1.5 07:30 6.3 13:30 2.4 19:30 3.1 02:00 0.5 08:00 1.3 14:00 4.2 20:00 1 02:30 0 08:30 1.2 14:30 4.3 20:30 0 03:00 0 09:00 5.2 15:00 5 21:00 0.2 03:30 0 09:30 1.6 15:30 5.8 21:30 6 04:00 6.8 10:00 14 16:00 8.5 22:00 0.3 04:30 3 10:30 0.3 16:30 16.2 22:30 7.5 05:00 4 11:00 1.4 17:00 11.3 23:00 6 05:30 2.5 11:30 0.7 17:30 3 23:30 1.4 06:00 6.4 12:00 13.3 18:00 1 00:00 6.4

4.8.4 CURVA NÚMERO

39

La curva número, CN, se estima en base a lo observado en el campo y a lo abordado en el capítulo 5 (geología, suelos, relieve y uso de la tierra). Para cada microcuenca se estableció el área de cada uso actual. Desde el punto de vista hidrológico, los usos relevantes se agruparon en seis categorías: pasto y arbustos, bosque de coníferas, bosque mixto (coníferas y latifoliadas), cultivos perennes, cultivos anuales y cobertura urbana. Para estos tipos de uso, los valores de CN estimados son: 61, 66, 55, 60, 81 y 85, respectivamente. El valor de CN para cada área tributaria se ponderó, de acuerdo a la magnitud del área que ocupa cada tipo de uso de la tierra. En los cuadros A.1, A.2 y A.3 se muestran los valores de CN ponderados para cada área tributaria.

4.8.5 TIEMPO DE CONCENTRACIÓN El tiempo de concentración, tc, se estima mediante el método de Kirpich, el cual está en función de parámetros morfométricos de la cuenca, como elevaciones y longitud del cauce principal hasta la divisoria del área tributaria. Los valores para cada sitio de análisis se presentan en los cuadros A.1, A.2 y A.3.

4.8.6 CAUDALES PICO Aplicando el modelo lluvia-escorrentía se obtienen los caudales pico que se indican en los cuadros A.1, A.2 y A.3. En dichos cuadros se presenta la magnitud de los caudales pico para períodos de retorno de 100, 50, 30, 25, 20, 10, 5 y 2 años. Los cálculos se basan en una discretización del hietograma de diseño a cada 5 minutos. Los cálculos incluyen el caudal base del río, el cual se estima como el caudal medio del mes con mayor caudal: septiembre (ver cuadro A.1). Una ilustración del hidrograma resultante, para el hietograma de entrada al modelo, se muestra en la Fig. 4.9, donde se muestran los componentes del hietograma (abstracciones y escorrentía) junto al hidrograma resultante para el evento con un período de retorno de 100 años, en el nodo 25 (río Naranjo, área tributaria 166 km2) y también el hidrograma para el nodo 3 (río Nahualá, área tributaria de 27.42 km2). El hidrograma correspondiente a los eventos de los otros períodos de retorno y en los otros 169 sitios, tiene la forma indicada en la Fig. 4.9. Para el sitio de la estación Coatepeque (Nodo 58, área tributaria de 530 km2), el caudal pico estimado, para un período de retorno de 100 años, mediante este método, es de 1,455 m3/s. Al hacer un análisis de frecuencia de la serie de caudales máximos instantáneos en esa estación se obtiene, para ese mismo período de retorno, valores entre 1,307 y 1,727 m3/s, dependiendo de la curva teórica de frecuencia (ver Fig. B.4, apéndice B). Por lo que, los resultados de los análisis de crecidas mediante el método del SCS, se estiman razonables para todos los puntos analizados.

40

0

1

2

3

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

TIEMPO (hrs)

LLUVIA (m

m)

0

100

200

300

400

CAU

DAL

(m3/s)

Escorrentía directaAbstraccionesNAHUALA, NODO 3CORRAL GRANDE, NODO 25

Fig. 4.9 Hietograma con sus componentes (abstracciones y lluvia efectiva) junto al hidrograma resultante en los

sitios indicados, para el evento de lluvia en 24 horas con período de retorno de 100 años. El hietograma básico se discretiza a cada 5 minutos.

4.8.7 CRECIDAS EN OTROS SITIOS DEL ÁREA DE ESTUDIO Para estimar la magnitud de crecidas con diferente período de retorno en cualquier otro sitio, diferente a los 171 sitios presentados en el cuadro A.1, se han deducido curvas de la forma de la Ec. 4.4, donde QTr (m

3/s), es la magnitud del caudal pico con período de retorno Tr (años), A (km2) es el área tributaria; K y n, son coeficientes de ajuste obtenidos mediante regresión. QTr = K An (4.4) Los valores de K y n se presentan en el cuadro 4.9, para tres zonas diferentes, dentro del área de estudio. La parte superior de la cuenca, hasta el tramo 51, e incluye sitios (puntos de control) con área tributaria inferior a los 150 km2. El segundo grupo de ecuaciones corresponde a la parte inferior del área de estudio, subcuencas y microcuencas desde el tramo 55 hasta el 112. El tercer grupo, corresponde al cauce principal del río Naranjo desde su confluencia con el río Turbalá (Nodo 18), hasta la estación Coatepeque. En las Figs. B.5 a B.7, se muestran el ajuste de las curvas y ecuaciones indicadas en el cuadro 4.9. Cuadro 4.9 Coeficientes de ajuste de la Ec. 4.4, para la familia de ecuaciones que relacionan caudales

máximos con el área tributaria en las tres zonas del área de estudio.

41

Tr (años) 100 50 30 25 20 10 5 2 PARTE SUPERIOR HASTA TRAMO 53, AREAS INFERIORES A 50 km2

K 5.20 4.51 4.02 3.84 3.61 2.94 2.26 1.27 n 0.86 0.86 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.84

PARTE INFERIOR DESDE TRAMO 55 K 8.34 6.94 5.62 5.62 5.18 3.97 2.82 1.33 n 0.85 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.87 0.89

CAUCE DEL RÍO NARANJO DESDE CONFLUENCIA CON RÍO TURBALÁ K 1.57 4.53 1.50 1.49 1.48 2.43 1.31 0.95 n 1.10 1.06 1.04 1.03 1.02 0.98 0.94 0.87

4.8.8 BREVE RESEÑA HISTÓRICA DE CICLONES TROPICALES La posición geográfica de Guatemala la expone a los efectos de la actividad ciclónica, tanto del Atlántico Norte como la del Pacífico Norte. De acuerdo a los registros del Centro de Huracanes de la Agencia para la Atmósfera y el Océano (NOAA) de los Estados Unidos, cuya base de datos cuenta con información de trayectorias desde 1,851. Considerando los registros a partir de 1,949, que se consideran más confiables que el período de 1,851 a 1,948, en virtud de que es cuando se inicia el monitoreo sistemático y con técnicas modernas de monitoreo de la actividad ciclónica. Considerando entonces, el período de 1,949 al 2,006, se tiene que cinco eventos han pasado dentro de un radio de 100 km, alrededor del sitio en estudio: tres depresiones tropicales (una sin nombre en 1,965, Paul en 1,982 y Mitch en 1,998) y dos tormentas tropicales (sin nombre en 1,949 y Miriam en 1,988) (ver Fig. A.14). De acuerdo a este registro, se tiene que, en términos medios, puede pasar dentro de esta área un evento a cada 11 años. Considerando un radio de 200 km, alrededor de la cuenca en estudio, se tienen que para el período de 1,949-2,006, nueve eventos han pasado, equivalente, en promedio, a un evento a cada 6 años. Es importante hacer notar que las magnitudes de lluvia que pueden ocurrir por el paso de un ciclón, aún a distancias superiores a los 200 km del sitio de interés, pueden ser muy importantes. Desafortunadamente, no se cuenta con registros precisos de lluvias ocurridas durante el paso de estos eventos por territorio guatemalteco, debido principalmente a que las estaciones no operan adecuadamente por fallas causadas por los mismos eventos. Sin embargo, magnitudes superiores a los 250 mm en 24 horas son comunes. Por otro lado, pueden ocurrir eventos de larga duración, que pueden mantener los suelos de las cuencas, prácticamente saturados, que al continuar las lluvias pueden resultar crecidas importantes y eventos de deslizamientos. Tal es el caso más reciente, ocurrido el presente pasado, en la costa suroccidental guatemalteca, donde

42

el ciclón tropical Stan generó lluvias de hasta 868 mm en 10 días (del 1 al 10 de noviembre de 2,005) y máximas de 297 mm en 24 horas13 (ver Fig. 5.1), aunque la trayectoria de la tormenta estuvo muy lejos de las áreas con esas cantidades de lluvias, como se puede apreciar en la Fig. 4.10. Esas lluvias provocaron una serie de desbordes de cauce de los ríos, tal como ocurrió, en la parte baja del río Naranjo. Las lluvias también desencadenaron múltiples deslizamientos, a lo largo de las vías de comunicación en la cuenca; por ejemplo, en la ruta nacional 1 que comunica las cabeceras municipales de los municipios en la parte superior de la cuenca.

Fig. 4.10 Trayectoria y evolución del ciclón tropical Stan en octubre de 2,005. Fuente: Resumen del impacto

asociado al huracán Stan en Guatemala INSIVUMEH (2,005).

13 Resumen del impacto asociado al huracán Stan en Guatemala INSIVUMEH (2005).

43

55555555........ SSSSSSSSEEEEEEEEDDDDDDDDIIIIIIIIMMMMMMMMEEEEEEEENNNNNNNNTTTTTTTTOOOOOOOOSSSSSSSS

El transporte de sedimentos se caracteriza por ser muy discontinuo en el espacio y en el tiempo. La cantidad de sedimento que llega a un sitio determinado en un cauce depende de muchos factores interrelacionados que tienen que ver con las características geofísicas de la cuenca tributaria y del uso de la tierra en ella. La complejidad y dinámica de los procesos involucrados, hace muy difícil la estimación cuantitativa precisa de la magnitud de sedimentos.

5.1 EROSIÓN Algunos de los aspectos relevantes que determinan la disponibilidad de material a ser arrastrado por las corrientes, lo constituyen los relacionados a los procesos de erosión. En la cuenca del río Naranjo, puede observarse que la erosión ha estado ocurriendo a lo largo de los años, debido al tipo de suelos, relieve del terreno, el tipo y estado de las rocas, la cobertura vegetal y el régimen de lluvias.

44

5.1.2 GEOLOGÍA Y SUELOS De acuerdo al mapa geológico de Guatemala14 la parte alta de la cuenca del río Naranjo se encuentra en formaciones geológicas provenientes de la actividad volcánica: coladas de lava, material lahárico, tobas y edificios volcánicos; y rocas ígneas y metamórficas tanto del cuaternario como del terciario. En la Fig. A.11 se muestra el mapa geológico. En el cuadro 5.1 se presenta la descripción de los tres tipos principales de geología en la cuenca. Cuadro 5.1 Unidades de rocas presentes en la cuenca en estudio (ver Fig. A.11). Símbolo Tipo de roca Período Características

Qp ROCAS ÍGNEAS Y METAMÓRFICAS CUATERNARIO Rellenos y cubiertas gruesas de cenizas pómez de origen diverso

Qv ROCAS IGNEAS Y METAMÓRFICAS CUATERNARIO Rocas volcánicas. Incluye coladas de lava, material lahárico, tobas y edificios volcánicos

Tv ROCAS ÍGNEAS Y METAMÓRFICAS TERCIARIO Rocas volcánicas sin dividir. Predominantemente Mio-Plioceno. Incluye tobas, coladas de lava, material lahárico, y sedimentos volcánicos

En cuanto al suelo, predominan suelos de origen de ceniza volcánica. La textura predominante es media a gruesa. El drenaje superior e interno de estos suelos se estima, en general, como bueno a muy bueno. En el cuadro 5.2 se presentan las características principales de los suelos que se encuentran en la cuenca y en la Fig. A.12, se presenta el mapa de ubicación de los mismos. Puede verse que, la mayor parte del área en estudio (suelos series Os, Zc, Tp y Chv), tiene una alta susceptibilidad a la erosión. Cuadro 5.2 Tipos de suelos presentes en la cuenca en estudio (ver Fig. A.12).

Símbolo Serie Material de origen Drenaje interno

Textura superficial Clase de textura Profundidad Riesgo a erosión

Cho Chocolá Ceniza aolcánica o Material aluvial

Bueno Franco-limosa o arcillosa

Media Profundo Regular a alto

Chv Chuvá Ceniza volcánica Excesivo Arena fina-franca suelta o arena muy fina-franca

Gruesa Muy delgado Alto

CV Cimas Volcánicas Ceniza volcánica

Os Ostuncalco Ceniza volcánica pomácea

Excesivo Arena-franca o arena suelta

Gruesa Muy delgado Alto

Qe Quetzaltenango Ceniza volcánica Bueno Franco-arenosa fina Media Profundo Bajo

Re Retalhuleu Ceniza volcánica Bueno Franco-arenosa fina a franco-arcillosa o franco-arcillo-limosa

Moderadamente Fina

Muy profundo Bajo

Tp Totnicapán Ceniza volcánica Bueno Franco turbosa Moderadamente Mediano Alto

14 Ministerio de Agricultura, Ganadería y Alimentación (2,001). Atlas temático.

45

Fina

Sx Suchitepequez Ceniza volcánica Bueno Franco-limosa Media Muy profundo Regular a alto

Zc Zacualpa Ceniza volcánica Excesivo Franco-arenosa Media Mediano Alto

Según lo observado en el campo, en varios lados, la cubierta de suelo superior está desapareciendo, dejando al descubierto diferentes tipos de rocas, especialmente en el fondo de valles por donde corren los ríos y quebradas. Esto se debe, en parte, a la alta susceptibilidad d la erosión de los suelos, combinado; por su puesto, a los otros factores determiantes (relieve, uso del suelo y régimen de lluvias).

5.1.2 RELIEVE El relieve del terreno se caracteriza por fuertes pendientes, en prácticamente toda el área en estudio. La pendiente de los cauces evidencia, en cierta medida este hecho. En el cuadro A.3 se muestran las pendientes de los cauces de las microcuencas, donde puede verse que varios tramos superan el 20 % de pendiente media y algunos arriba del 30 %. Este relieve abrupto favorece la erosión. La Fig. A.13 muestra el mapa topográfico, donde puede inferirse lo escarpado del área. Un ejemplo de la influencia del relieve en la generación de sedimento, lo constituye el deslizamiento del cerro al oeste de la aldea San Rafael Sacatepéquez, municipio de San Antonio Sacatepéquez (microcuenca 15), ocurrido en el 2,004 (ver foto 14), donde una gran cantidad de material quedó disponible para ser arrastrado por las corrientes hacia aguas abajo.

5.1.3 USO DE LA TIERRA El uso actual de la tierra en la cuenca, está dominado en la parte superior por cultivos anuales, generalmente maíz y frijol. El área de bosques en la parte superior, predominantemente de coníferas ha estado disminuyendo con el tiempo. Las áreas boscosas, se encuentran en la parte intermedia del área de estudio. Mientras que en la parte inferior predomina los cultivos perennes (café). Ver mapa de uso actual de la tierra de la Fig. A.10. Otros aspectos considerados como fuente de sedimentos lo constituye el desarrollo del sistema socioeconómico de los centros urbanos de las cabeceras municipales en la parte superior del área de estudio, principalmente en el valle de La Esmeralda (cabeceras municipales de San Marcos y San pedro Sacatepéquez). Existen varias actividades que provocan erosión y trasporte de sedimentos hacia aguas abajo de la cuenca; entre ellas se mencionan:

46

9 Extracción de arena del cauce de los ríos, provocando efectos de acumulación de material en el cauce, el cual es fácilmente erosionable durante caudales altos, e inestabilidad del cauce que resulta en deslizamientos y colapso de taludes.

9 Deslizamientos y colapso de taludes por diferentes actividades y los que ocurren “naturalmente”

durante eventos prolongados de lluvias y en pendientes empinadas, como los ocurridos durante el paso del ciclón tropical Stan en octubre de 2,005.

9 Manejo de bancos de materiales de construcción a cielo abierto. 9 Actividades de urbanización, que contribuyen a la impermeabilización de superficies, lo que

aumenta los caudales pico, aumentando, por ende, la capacidad de transporte de la escorrentía. Estas actividades también contribuyen con material por los movimientos de tierra propios de la actividad, así como la disposición de desechos de la construcción y basura.

9 Deforestación y actividades agrícolas, especialmente en laderas con fuerte pendiente.

5.1.4 RÉGIMEN DE LLUVIAS Los eventos naturales, tales como lluvias prolongadas y extensivas contribuyen a aumentar la erosión y el transporte de sedimentos. Entre los eventos recientes ocurridos en la cuenca del río Naranjo, se encuentra el evento ocurrido durante el desarrollo del ciclón tropical Stan en octubre de 2,005. En la cuenca del río Naranjo, ocurrieron varios deslizamientos y desprendimientos de rocas en la cuenca, que aumentó dramáticamente la cantidad de material susceptible de arrastre por las corrientes. En la Sec. 4.8.2 se discute la magnitud de las lluvias máximas con duración de 24 horas, que pueden esperarse en dos estaciones del área de estudio. En la Fig. 5.1 se aprecia la magnitud de la lluvia observada en las estaciones Catarina, Retalhuleu y Labor Ovalle, durante el desarrollo del ciclón tropical Stan, en octubre de 2,005. Aunque estas estaciones se ubican fuera del área de estudio, ofrecen una idea de la magnitud de la las lluvias que pueden ocurrir en varios días consecutivos. Eventos como estos, reducen significativamente la capacidad de retención de los suelos en las cuencas, consecuentemente dando lugar al aumento de la escorrentía, como se puede observar en el hietograma de la Fig. 4.9, que en la parte final del evento, la retención es muy baja, en comparación con la situación al inicio de la tormenta. Otro aspecto relevante es el debilitamiento de taludes, que puede desencadenar deslizamientos, que a su vez contribuyen al aporte de material sólido en los cauces.

47

0

100

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Día del mes de octubre 2,005

Lluvia (m

m)

LABOR OVALLE

CATARINA

RETALHULEU

Fig. 5.1 Lluvia diaria ocurrida en los primeros 11 días del mes de octubre de 2,005, durante el paso del ciclón

tropical Stan, en las estaciones indicadas. Fuente: Resumen del impacto asociado al huracán Stan en Guatemala INSIVUMEH (2,005).

5.2 CARGA DE SEDIMENTOS En la cuenca del río Naranjo, se ha observado la carga de sedimento en la estación Coatepeque, entre los años 1,970 y 1,975. De acuerdo al estudio de sedimentos del INDE EN 1,98215, la carga promedio, observada en ese período fue de 5.76x105 ton/año. Los valores extremos, máximo y mínimo, en el registro utilizado en el análisis, fue 9.27x105 y 1.96x105 ton/año, respectivamente; y la desviación estándar de la serie se ubicó en 3.67x105 ton. El valor promedio indicado equivale a una carga de 1,087 ton/año/km2, y una concentración de 1.2 kg/m3. Estas magnitudes son, relativamente altas, al compararlas con las observadas en otras cuencas; por ejemplo con la cuenca vecina del río Samalá, en las estaciones de Cantel y Candelaria. Estas estaciones tienen un área tributaria de 701 y 861 km2, respectivamente. La cuenca tributaria, hasta Cantel, corresponde a todo el valle de Quetzaltenango, donde las lluvias son del orden de los 900 a 1,000 mm anuales. La cuenca tributaria hasta Candelaria, incluye la parte media o boca costa, donde las lluvias, se ubican entre 3,000 y arriba de 4,000 mm anuales. Los registros de monitoreo de sedimentos, en dichas estaciones, se ubican entre 1,964-1,878 y 1962-1978, respectivamente. La carga promedio de sedimento, en

15

INDE (1,982). Estudio de sedimentos, Plan Nacional de Elctrificación.

48

dichos sitios, según el estudio del INDE, 5.42x105 y 2.70x105 ton/año, equivalente a 773 y 314 ton/año/km2, respectivamente. La carga de sedimento en Candelaria es menor que en Cantel, debido, en parte a la retención por el embalse de Santa María. En todo caso, los datos en Coatepeque, resultan ser 40 % mayor que en Cantel. Naturalmente, esas cifras son solamente indicativas, ya que el arrastre de sedimentos varía mucho, especialmente en la época de lluvias y ocurrencia de eventos extremos. En todo caso, ofrecen una idea de la magnitud del problema de sedimento en la cuenca. Es importante recalcar que el aumento y diversificación de la actividad del sistema socioeconómico en la parte superior de la cuenca, implica también un aumento en la producción de sedimento en las parte inferiores de la cuenca, especialmente cuando la pendiente de los cauces disminuye.

66666666........ CCCCCCCCOOOOOOOONNNNNNNNCCCCCCCCLLLLLLLLUUUUUUUUSSSSSSSSIIIIIIIIOOOOOOOONNNNNNNNEEEEEEEESSSSSSSS YYYYYYYY

CCCCCCCCOOOOOOOOMMMMMMMMEEEEEEEENNNNNNNNTTTTTTTTAAAAAAAARRRRRRRRIIIIIIIIOOOOOOOOSSSSSSSS AAAAAAAADDDDDDDDIIIIIIIICCCCCCCCIIIIIIIIOOOOOOOONNNNNNNNAAAAAAAALLLLLLLLEEEEEEEESSSSSSSS

6.1 RÉGIMEN DE LLUVIAS La cuenca del río Naranjo, hasta el sitio de control de la estación Coatepeque se caracteriza por un régimen de lluvias, cuya media anual, del orden de los 2,157 mm, es superior al promedio nacional, que se estima en 1,815 mm16. La estación de

16 INSIVUMEH (2004). Atlas hidrológico de la República de Guatemala.

49

lluvias está bien definida entre mayo y noviembre, donde ocurre el 87 % de las lluvias. En la parte alta de la cuenca, municipios de San Marcos, San Pedro Sac., Palo Gordo, San Cristóbal Cucho, Palestina y parte alta de San Juan Ostuncalco, el régimen de lluvias es, relativamente bajo; en virtud de la elevación de dichas áreas. La lluvia media anual en dichas áreas se ubica entre 1,000 y 1,500 mm. La región de lluvias altas se ubica en las áreas con elevaciones inferiores a los 1,400 msnm, donde la lluvia supera los 3,000 mm al año. El efecto orográfico es bien claro en la cuenca del río Naranjo. Desde el punto de vista hidrológico se distinguen dos grupos de microcuencas. El primero se ubica aguas arriba de la estación Corral Grande y microcuencas en afluentes del Naranjo, entre la estación Corral Grande (nodo 25) y el nodo 36 (subcuenca 71, río Negro). La otra región es la que corresponde a la subcuenca del río Mujuliá. Es importante resaltar que la observación de las lluvias debe continuarse en las estaciones de San Marcos y Las Lagunas, para conocer la variación de esta variable climática a lo largo de los años; y que permita, a su vez, adaptar las actividades del sistema socioeconómico a la dinámica ambiental. Es recomendable también la rehabilitación de la estación San Martín Chiquito, al oeste de la cabecera municipal de San martí Sacatepéquez, u operar otra en los alrededores de dicha comunidad. Aparentemente, el régimen de lluvias en esa parte de la cuenca es superior que las otras áreas, a la misma elevación.

6.2 ANÁLISIS DE CAUDALES El rendimiento natural de las microcuencas y subcuencas en la parte alta de la cuenca (arriba del nodo 32), se estima entre 11 y 16 l/s/km2. Este valor es inferior al promedio nacional, el cual se estima en 40 l/s/km2. El coeficiente de escorrentía medio anual, en esta región, se sitúa en 0.35. Sin embargo, en la parte media (boca costa), el rendimiento se estima entre 35 y 80, predominando entre 50 y 60 l/s/km2. El coeficiente de escorrentía medio anual es del orden de los 0.59. El régimen de caudales en la cuenca en estudio sigue un desfase aproximado de un mes, con respecto a las lluvias; es decir, los caudales arriba del promedio se manifiestan de junio a noviembre. Los meses con los caudales más bajos son: enero a abril. En dichos meses ocurre; respectivamente, en promedio, 0.52, 0.42, 0.38 y 0.41 veces el caudal medio anual.

50

En general, el caudal en cualquier microcuenca, ubicada arriba de la estación corral Grande, es igual o superior a 0.36 veces el caudal medio anual, el 90 % del tiempo (329 días al año). Mientras que en la parte baja (subcuenca del río Mujuliá), el 90% del tiempo el caudal puede ser igual o superior a 0.47 veces el caudal medio anual. Los análisis realizados se basan en información limitada, a pesar de la investigación exhaustiva de información relevante de caudales en la cuenca en estudio. Por lo que es recomendable la observación sistemática de los caudales en el río. Se recomienda continuar con la observación en las estaciones de Corral Grande y Coatepeque. Es también recomendable la rehabilitación de la estación Chuvá. La información hidrológica que se colecte, en dichas estaciones, combinadas con la observación de variables climáticas, será de mucho valor, en el futuro para la actualización que permita conocer con mayor detalle el régimen de caudales y su variabilidad, a lo largo de los años. Con ello se facilitaría la toma de decisiones en cuanto a la concesión del recurso para los diferentes usuarios. Las demandas del recurso aumentan progresivamente en la región. Por otro lado, los caudales indicados en los análisis se refieren a los que “naturalmente” se originan en la cuenca como consecuencia del ciclo natural del agua. En los análisis no se consideran las extracciones de agua que se hacen de las microcuencas o los aportes que llegan a ellas desde otras microcuencas. Es recomendable también el monitoreo de la carga de sedimentos en las estaciones mencionadas arriba, ya que esta variable se conoce muy poco en la cuenca y se caracteriza por ser muy variable en el tiempo y en el espacio. Es importante resaltar que, el efecto potencial de una crecida puede verse magnificado por el arrastre de material sólido, de diferente tamaño y densidad, que puede dar lugar a procesos significativos de erosión y sedimentación; así como el represamiento de agua en las laderas por escombros y material de deslizamientos. La falla de dichas represas puede desencadenar crecidas repentinas con un mayor potencial de daño, aguas abajo, en vista de la mayor cantidad de agua y la cantidad de material sólido que arrastre. La predicción de dichos sucesos está llena de incertidumbres debido a lo complejo de los procesos. Es recomendable; sin embargo, tener en cuenta la existencia de dichos factores en el diseño de cualquier obra o sistema de protección en los cauces de los afluentes de la cuenca, en la parte alta. Finalmente, los planes de gestión integrada del recurso hídrico en la cuenca debe promover el uso adecuado de la tierra. Recordar que una cobertura del suelo apropiada contribuye significativamente a la regulación del régimen hidrológico de una cuenca. Es decir mayor retención del agua en época de lluvias, implicando magnitudes menores de caudales pico; generalmente, para eventos de lluvias recurrentes; y mayor disponibilidad de agua en la época seca. Por otro lado, menor arrastre de material sólido y por ende mejor calidad del recurso para los sistemas socioeconómico y natural de la cuenca.

51

6.3 COMENTARIOS SOBRE EL AGUA SUBTERRÁNEA Los recursos de agua subterránea en la cuenca en estudio se estiman, cualitativamente y en términos generales, abundante. Por un lado, la geología influida por la actividad volcánica y las características físicas del suelo, en cuanto al buen drenaje interno (superficial y subsuperficial), facilitan el ingreso del agua a los cuerpos de agua subterránea. Por el otro lado, se tiene un régimen de lluvias, relativamente bueno en la parte superior de la cuenca y muy abundante en la parte inferior de la cuenca. Estas dos condiciones favorecen una recarga alta de los cuerpos de agua subterránea. Además, la recarga es más importante en las áreas con buena cobertura forestal. En la Fig. A.15 se presenta el mapa de recarga en la cuenca, basado en la facilidad de ingreso del agua y la cobertura forestal. Es importante resaltar que el mantenimiento y fortalecimiento de la cobertura forestal en la cuenca favorece ampliamente la recarga de los cuerpos de agua subterránea, redundando en la disponibilidad y bondades de esta fuente de agua, en cuanto disponibilidad, calidad y confiabilidad por su baja sensibilidad a las sequías. Constituyendo, por lo tanto, en una reserva muy importante de este recurso para el desarrollo del sistema socioeconómico de la cuenca y el mantenimiento de las funciones ambientales del agua en la misma.

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