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MARZO 2013

CONTRATO 163-2012

Modelos hidrológicos e

hidráulicos de zonificación de

la amenaza por inundación en

el municipio de La Dorada

Caldas

Víctor Mauricio Aristizabal M

Ingeniero Civil

Especialista en Ingeniería Hidráulica y

Ambiental

Calle 21 # 23 - 22 Edificio Atlas Manizales - Teléfono: (6) 884 14 09 - (6) 884 00 38 - Fax: 884 19 52

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Equipo de trabajo:

Víctor Mauricio Aristizabal Murillo Ingeniero Civil

Especialista Ingeniería hidráulica y Ambiental Candidato Msc. Ingeniería-Química y Saneamiento Ambiental Docente Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales

Juan Camilo Jaramillo Rojas Ingeniero Civil

Especialista vías y transporte

Estudiantes de últimos semestres de Ingeniería Civil



3

Tabla de contenido

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................... 5

2 OBJETIVOS .................................................................................................................. 6

Objetivo General ............................................................................................................... 6

Objetivos Específicos ........................................................................................................ 6

3 LOCALIZACIÓN GENERAL .......................................................................................... 7

4 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................... 9

Metodología. ..................................................................................................................... 9

Marco teórico .................................................................................................................. 13

Criterios de diseño hidrológico .................................................................................... 13

Estudio Hidrológico ...................................................................................................... 14

Geomorfología de Una Cuenca ................................................................................... 16

Análisis de calidad y homogeneidad de las series hidrometeorológicas ..................... 19

Estadística descriptiva ................................................................................................. 26

Modelos hidrológicos Estocásticos por Análisis de Frecuencias ................................ 29

ESTUDIO HIDRÁULICO ............................................................................................. 36

Estimación del Coeficiente de rugosidad de Manning, n ............................................. 39

INUNDACIÓN .............................................................................................................. 41

Tipos de inundaciones ................................................................................................. 44

Causas de las inundaciones ........................................................................................ 44

Amenaza por inundación ............................................................................................. 45

5 DESARROLLO DEL ESTUDIO ................................................................................... 47

Estudio Hidrológico ......................................................................................................... 47

Recopilación, selección y análisis de la información ................................................... 47

Análisis de calidad y homogeneidad de las series hidrometeorológicas del río

Magdalena. .................................................................................................................. 55

Estadística descriptiva de las series hidrometeorológicas del río Magdalena. ........... 62

Modelo hidrológico Estocástico por funciones de distribución extrema en el cauce del

río Magdalena. ............................................................................................................. 65

Levantamiento topográfico y batimétrico ........................................................................ 75



4

Georeferenciación y batimetría ................................................................................... 75

Levantamiento topográfico de la superficie ................................................................. 77

Estudio Hidráulico ........................................................................................................... 80

Selección de los periodos de retorno .......................................................................... 81

Estimación del coeficiente de rugosidad ..................................................................... 81

Análisis previo con SIG en HEC-GeoRAS .................................................................. 82

Modelado en HEC-RAS ............................................................................................... 86

Caudales modelados ................................................................................................... 87

Análisis pos HEC-RAS con SIG en HEC-GeoRAS ................................................... 101

Zonificación de la amenaza por inundación .................................................................. 105

Consideraciones para la delimitación de la faja forestal Protectora del río Magdalena en

el Municipio de la Dorada Caldas. ................................................................................ 109

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 111

7 BIBLIOGRAFÍA. ......................................................................................................... 114

8 ANEXOS .................................................................................................................... 122

RESOLUCIÓN 561/ 2012 de CORPOCALDAS ............................................................ 122

DEMARCACIÓN ........................................................................................................ 127



5

1 INTRODUCCIÓN

Los problemas ambientales de ninguna manera pueden ser abordados de manera

aislada, hacen parte de un entorno que involucra no sólo la dimensión natural,

fisicoquímica y biológica, sino también la parte humana, es decir las implicaciones

demográficas, sociales, económicas, técnicas, tecnológicas, políticas y culturales.

Por lo tanto, no sólo es la identificación de las unidades territoriales de acuerdo con su

función ambiental y de los procesos y tendencias de apropiación y manejo de las mismas,

sino la generación de instrumentos legales, económicos, sociales, políticos y

administrativos que posibiliten dar un uso y desarrollo más adecuado a la zona

homogénea.

Es necesario analizar bajo la óptica de la Constitución Política, Plan de Ordenamiento

Territorial, y la legislación Colombiana, definir unos lineamientos jurídicos para contribuir

a garantizar la funcionalidad y sostenibilidad del sistema natural de soporte de la

población y de los procesos sociales y económicos.

Los efectos de la variabilidad climática en nuestra región hacen que las temporadas

invernales estén acompañadas de eventos extremos cada vez más fuertes y frecuentes;

que requieren de mecanismos adecuados para tratar de mitigar los efectos adversos

sobre la población. Es por eso que las corporaciones regionales han venido trabajando en

la formulación de leyes y resoluciones que establezcan unos parámetros que integren a

los planes de ordenamiento territorial y las medidas de protección ambiental, como las

zonas de retiro en los cauces y el diseño de estructuras de protección y mitigación del

riesgo.

Los estudios que realiza el componente de Hidrología e Hidráulica requieren consistencia,

homogeneidad y robustez en la información, por lo que la recopilación, análisis y

procesamiento de la información disponible para el proyecto se convierte en una tarea

fundamental, ya que si la calidad y la cantidad de información utilizada para el proyecto es

buena los resultados serán igualmente buenos.

La Hidrología Moderna se ha caracterizado por ser una de las ciencias de la tierra que

siempre ha impulsado el conocimiento partiendo de diferentes áreas del conocimiento. En

términos generales se puede decir que desde su inicio, el estudio de la Hidrología ha

tenido una base más empírica, pero gracias a los avances en el entendimiento de la física

de los diferentes procesos hidrológicos y más recientemente debido al uso de

computadores y de los Sistemas de Información Geográfica SIG, se dispone hoy día de

una Hidrología más completa que representa de forma más realista el comportamiento del

ciclo del agua en cuencas hidrográficas.



6

Los estudios hidráulicos se realizan a partir de los resultados del estudio hidrológico y la

topografía detallada del terreno, para este caso particular se modela el tramo estudiado

con herramientas de sistemas de información geográfica SIG, más específicamente el

HEC-GeoRAS en el cual se pre procesa toda la información geográfica y de geoforma del

cauce, se trazan las secciones y se definen las diferentes estructuras hidráulicas

presentes en la zona de estudio; insumos que alimentan el modelo hidráulico HEC-RAS,

mundialmente utilizado para este tipo de estudios, permitiendo establecer los niveles de

inundación, las velocidades de flujo total en el cauce del río Magdalena para los diferentes

periodos de retorno.

En términos generales los estudios hidrológicos e hidráulicos, establecen herramientas de

apoyo para la solución de problemas ambientales en cauce y cuencas de nuestra región,

ya sea mediante la toma de decisiones de protección y preservación, o realizando diseños

óptimos de estructuras de mitigación del riesgo.

2 OBJETIVOS

Objetivo General

Aplicar modelos hidrológicos e hidráulicos e hidráulicos que permitan zonificar y evaluar la

amenaza de inundación con énfasis en la evaluación de procesos de inundación lenta que

se asocian con planicies aluviales para la revisión de la metodología adoptada por

Corpocaldas en la delimitación de fajas forestales protectoras.

Objetivos Específicos

Como objetivos específicos de este proyecto se tienen los siguientes:

Aplicar modelos hidráulicos a escala 1:5000 para la zona urbana del municipio de

La Dorada, acorde con la información básica disponible de batimetría elaborada

por el IDEAM para establecer la amenaza por inundación para diferentes periodos

de retorno.

Generar la información temática especializada en SIG producto de la modelación

realizada e incorporarla al mapa de amenaza por inundación correspondiente.

Realizar un documento con los resultados obtenidos y reportes técnicos de la

modelación hidrológica con recomendaciones para su aplicación para los

escenarios de riesgo hidrológico por inundación.

Realizar un documento final que recoja los resultados del estudio.



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3 LOCALIZACIÓN GENERAL

La Dorada es la segunda ciudad en importancia del Departamento de Caldas, después de

Manizales (su capital). Es llamada "El Corazón de Colombia" o "Glorieta Nacional" debido

a que se encuentra ubicada estratégicamente en el centro del país, también recibe el

sobrenombre de "Reina Ganadera" gracias a la importancia de la ganadería en la región,

aunque entre sus actividades económicas también se destacan la pesca, el comercio, la

agricultura y la minería.

La Dorada es un municipio colombiano ubicado en el extremo oriental del departamento

de Caldas, en la región conocida como Magdalena Medio. Limita al norte con Sonsón

(Antioquia), al oriente con el río Magdalena, que lo separa de Puerto Boyacá (Boyacá),

Puerto Salgar y Guaduas (Cundinamarca), por el sur con el río Guarinó, que lo separa de

Honda, y por el occidente con Victoria y Norcasia (Caldas).

La Dorada es considerada como el segundo municipio ganadero de Colombia, después

de Montería. Desde el punto de vista geoestratégico, su localización le permite articularse

a los desarrollos del oriente de Caldas, norte del Tolima, suroccidente de Santander,

noroccidente de Cundinamarca, suroriente de Antioquia y occidente de Boyacá; con una

cercanía inmediata a Bogotá y Medellín. Además es sede de la Diócesis de La Dorada-

Guaduas y la Cámara de Comercio de La Dorada.

El río Magdalena cruza al municipio de La Dorada Caldas en su casco urbano en una

longitud aproximada de 13 km en la cual la dinámica natural del río se ha visto afectada

por la actividad antrópica que hace que durante las épocas de invierno se presenten

inundaciones sobre algunos sectores del municipio. El área de estudio es precisamente

estos 13 km de río donde se necesita establecer con exactitud los niveles y velocidades

que tiene la corriente y que sean potencialmente una amenaza para los moradores del

municipio de La Dorada. La figura 1 muestra la localización general del estudio.



8

Figura 1. Localización general de la zona de estudio (fuente Propia).



9

4 MARCO CONCEPTUAL

Para una mejor comprensión de los alcances de este estudio se requiere describir los

pasos seguidos en los estudios hidrológicos e hidráulicos y de zonificación de la amenaza

por inundación.

Metodología.

Un estudio de inundación y zonificación de amenaza asociada comprende la realización

de unas actividades y/o estudios que sirvan de insumo para la obtención de resultados

óptimos que reflejen el comportamiento real de la dinámica fluvial del río en el tramo de

estudio. Los insumos bases son: a) estudio hidrológico, b) levantamiento topográfico y

batimétrico, c) estudio hidráulico que requiere de los dos anteriores para su

implementación, d) zonificación de la amenaza por inundación, la figura 2 muestra el

esquema metodológico para la realización de este tipo de estudios.

Figura 2. Marco metodológico para la aplicación de estudios de zonificación de amenaza por inundación (fuente Propia).



10

Los estudios hidrológicos a su vez pueden ser abordados por diferentes metodologías que

dependen del grado de complejidad de la cuenca y la información disponible de la zona,

en la figura 3 se muestra el marco metodológico de los estudios hidrológicos para

estimación de caudales de crecientes en diferentes periodos de retorno.

Figura 3. Marco metodológico de los estudios hidrológicos (fuente Propia).

El levantamiento topográfico consiste en la captura en campo de toda la información de la

forma y accidentes del terreno (cauce y riberas del río) que permita la generación de un

modelo de elevación digital del terreno que represente fielmente las condiciones del

mismo para ser utilizado en la modelación hidráulica de la corriente. La figura 4 muestra el

esquema metodológico para el levantamiento topográfico.



11

Figura 4. Marco metodológico levantamiento topográfico (fuente Propia).

El levantamiento topográfico y el estudio hidrológico son los insumos para la realización

de los estudios hidráulicos, que consisten en la modelación del cauce para diferentes

periodos de retorno con un modelo unidimensional, bidimensional o tridimensional

dependiendo las condiciones propias de la corriente, en el caso del río Magdalena la

batimetría realizada por el IDEAM estableció, que las pendientes del fondo del cauce y las

velocidades del mismo, hacen valido utilizar un modelo unidimensional para establecer los

niveles de inundación en el municipio de La Dorada Caldas. La figura 5 muestra el marco

metodológico de los estudios hidráulicos.



12

Figura 5. Marco metodológico Estudio hidráulico (fuente Propia).

La zonificación final de la amenaza se realiza en función de los resultados del estudio

hidráulico que determina velocidades de flujo y calados o niveles de inundación que

permiten zonificar la amenaza dentro del municipio en estudio. La figura 6 muestra los

valores de zonificación de amenaza por inundación en función de la velocidad y el calado.



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Figura 6. Marco metodológico para la zonificación de la amenaza por inundación (fuente Propia) .

Marco teórico

En el presente marco teórico se exponen las diferentes metodologías empleadas en la en

la zonificación de la amenaza por inundación en el municipio de La Dorada Caldas por

desborde del río Magdalena. Para una mejor comprensión de los alcances de este estudio

se requiere describir los pasos de las metodologías aplicadas en el mismo.

Criterios de diseño hidrológico

Los criterios de diseño hidrológico son los que permiten determinar las metodologías más

adecuadas según la información disponible, el objeto de estudio y los resultados

esperados. Estos criterios se definen de antemano basándose en la experiencia del

personal encargado de realizar el estudio.

Períodos de retorno

En la Hidrología Aplicada se utiliza indistintamente el concepto de probabilidad p(x) o de

período de retorno, entendido como un porcentaje de los años de ocurrencia de un evento

extremo. Por lo que si un suceso extraordinario se presenta (por término medio) cada Tr

años, su probabilidad es el inverso. Análoga e inversamente, si la probabilidad de que



14

algo suceda es de x%, quiere decir que en promedio, sucederá x veces en 100 años.

Estos conceptos se relacionan mediante la expresión:

rTxp

1)(

En Hidrología se utiliza más el periodo de retorno, que la probabilidad.

Riesgo

En el diseño de obras públicas, el riesgo de fallo (R), es decir: la probabilidad de que se

produzca alguna vez un suceso de periodo de retorno T a lo largo de un periodo de n

años está dado por la expresión.

n

rTR

111

Los períodos de retorno se ajustan o adoptan para que se alcance un nivel de riesgo

acorde a las expectativas deseadas y a la vida útil de la obra.

Estudio Hidrológico

El objetivo básico de todo estudio hidrológico es lograr un entendimiento adecuado del

comportamiento del ciclo del agua en una determinada región. En el caso del diseño de

obras civiles, se quiere analizar el comportamiento de esas obras para condiciones

hidrológicas extremas (UNAL, 1997).

En general, para lograr su objetivo, un estudio hidrológico utiliza información existente con

la cual trata de inferir el comportamiento de los diferentes flujos y almacenamiento en la

zona de interés. Normalmente este proceso de inferencia concluye con la selección de un

modelo o un conjunto de modelos hidrológicos, que se utilizarán para estimar las

condiciones hidrológicas críticas que se requieren para el diseño y reducir la

incertidumbre. Los modelos y los valores de caudal estimados serán tan buenos como la

calidad de la información utilizada. Posterior a la identificación del tipo y la cantidad de

información temporal y espacial disponible, se procesa dicha información y se buscan las

metodologías aplicables para los objetivos específicos y de acuerdo con las

características de la zona de estudio (UNAL, 1997).



15

La realización de este estudio requiere del estudio de diferentes metodologías para

reducir la incertidumbre asociada a los modelos hidrológicos y a los diferentes parámetros

necesarios en cada etapa. Para el estudio de caudales máximos, se procedió a realizar

una estimación mediante modelo estocásticos de funciones de distribución extrema previa

verificación de la calidad estadística e hidrológica de las series de caudal de las

estaciones presentes a los largo del cauce del río Magdalena. Estas metodologías son las

más extendidas a nivel mundial debido a su simplicidad. A continuación se presentan los

principales conceptos y metodologías aplicadas durante el estudio hidrológico.

El concepto integral de cuenca

Según el Decreto 2811 del 18 de diciembre de 1974 (Código Nacional de Recursos

Naturales), se entiende por cuenca u hoya hidrográfica “el área de aguas superficiales o

subterráneas, que vierten a una red hidrográfica natural con uno o varios cauces

naturales, de caudal continuo o intermitente, las cuales confluyen en un curso mayor, que

a su vez, puede desembocar a un río principal, en un depósito natural de aguas, en un

pantano o directamente al mar”.

También se define la cuenca como el espacio que nos permite organizar las actividades

humanas conociendo las estructuras sistémicas que la conforman y comprendiendo las

relaciones espacio-temporales, que la determinan. De acuerdo con el Instituto de

Promoción para la Gestión del Agua (IPROGA, 1996) los componentes de la cuenca son

los elementos naturales y los de generación entrópica. Los naturales se relacionan con los

componentes bióticos, como el hombre, la flora y la fauna, y con los componentes

abióticos como el agua, el suelo, el aire, los minerales, la energía y el clima. De acuerdo

con el tamaño, se clasifica en cuenca, subcuenca y microcuenca:

Cuenca: Zona terrestre a partir de la cual toda la escorrentía superficial fluye a través de

una serie de corrientes, ríos y, en ocasiones, lagos, hasta el mar por una única

desembocadura (estuario o delta) y por las aguas subterráneas y costeras asociadas.

Subcuenca: Unidad del área o parte de una cuenca a partir de la cual toda la escorrentía

superficial fluye a través de una serie de corrientes, ríos y, en ocasiones, lagos hacia un

punto particular de un curso de agua que, por lo general, es un lago o una confluencia de

ríos.

Microcuenca: Unidad del área o parte de la Subcuenca que drena a ésta. Es una

pequeña cuenca de primer o segundo orden, donde vive un cierto número de familias

(comunidad) utilizando y manejando los recursos del área, principalmente el suelo, agua,

vegetación –incluyendo cultivos y vegetación nativa– y fauna, incluyendo animales

domésticos y silvestres..



16

La cuenca delimita en este caso un territorio sobre el cual se desea actuar. Se entiende al

territorio como un producto social, constituido por las relaciones dinámicas que se

presentan entre las personas y entre éstas con la naturaleza en un espacio geográfico y

un tiempo determinado.

Cauce natural

Se entiende por cauce natural, la faja de terreno que ocupan las aguas de una corriente al

alcanzar sus niveles máximos por efecto de las crecientes ordinarias (Artículo 11 Decreto

1541 de 1978).

El cauce natural de un cuerpo de agua permanente, es la porción de terreno que ocupan

sus aguas, de acuerdo con su espacio normal, hasta alcanzar los niveles máximos

registrados por efectos de una creciente o avenida ordinaria. Entre estos cuerpos de agua

se cuentan básicamente los superficiales como ríos, quebradas, lagos, embalses, mares,

etc. (Orjuela, 1993).

Aguas de escorrentía o escurrimiento

La escorrentía es una fase del ciclo hidrológico, donde el agua pasa de ser el vapor de

agua contenido dentro nubes, para luego convertirse en precipitación o lluvia. A su vez, el

agua se evapora directamente desde el suelo, o es liberada en forma de vapor a través de

las plantas (evapotranspiración). Otra parte del agua es infiltrada a través del suelo para

alimentar a las aguas freáticas o subterráneas. Las aguas que logran mantenerse en

movimiento sobre la superficie se convierten entonces en aguas de escorrentía.

El agua de escorrentía crea sistemas de desagüe o de drenaje, tales como ríos,

quebradas, arroyos y riachuelos.

Geomorfología de Una Cuenca

En las ciencias de la tierra ha sido reconocida la dependencia de la geomorfología en la

interacción de la geología, el clima y el movimiento del agua sobre la tierra. Esta

interacción es de gran complejidad y prácticamente imposible de ser concretada en

modelos determinísticos, y se debe tomar como un proceso de comportamiento mixto con

una fuerte componente estocástica.

Las características físicas de una cuenca forman un conjunto que influye profundamente

en el comportamiento hidrológico de dicha zona tanto a nivel de las excitaciones como de

las respuestas de la cuenca tomada como un sistema. Así pues, el estudio sistemático de

los parámetros físicos de las cuencas es de gran utilidad práctica en la ingeniería de la

Hidrología, pues con base en ellos se puede lograr una transferencia de información de



17

un sitio a otro, donde exista poca información: bien sea que fallen datos, bien que haya

carencia total de información de registros hidrológicos, si existe cierta semejanza

geomorfológica y climática de las zonas en cuestión.

Características geomorfológicas de una cuenca hidrográfica

Al iniciar un estudio geomorfológico se debe empezar por la ubicación de los puntos

donde existan en los ríos las estaciones de aforo, para así tener un estudio completo de

las variables coexistentes en la cuenca: tanto en las excitaciones y el sistema físico, como

en las respuestas del sistema de la hoya hidrográfica.

Toda cuenca en estudio debe estar delimitada en cuanto a su río principal tanto aguas

abajo como aguas arriba. Aguas abajo idealmente por la estación de aforo más cercana a

los límites de la cuenca en que se está interesado. (Siendo el punto de la estación el

punto más bajo en el perfil del río y en el borde de la cuenca de interés). Aguas arriba por

otra estación que sea el punto más alto en el perfil del río donde se incluya el área en

estudio, o por las cabeceras del río si es el caso del estudio de la cuenca desde el

nacimiento.

Las características geomorfológicas que se van a estudiar en este capítulo son las

siguientes (citadas en orden del análisis posterior):

Área, longitud de la cuenca y su perímetro, pendiente promedia de la cuenca, curva

hipsométrica, histograma de frecuencias altimétricas, altura y elevación promedia, relación

de bifurcación de los canales, densidad de drenaje, perfil y pendiente promedia del cauce

principal

Área de la cuenca (A).

El área de la cuenca es probablemente la característica geomorfológica más importante

para el diseño. Está definida como la proyección horizontal de toda el área de drenaje de

un sistema de escorrentía dirigido directa o indirectamente a un mismo cauce natural.

El área de las cuencas se relaciona en forma inversa con la relación entre caudales

extremos: mínimos/máximos. El área de la cuenca, A, se relaciona con la media de los

caudales máximos, Q, así:

Q = C An

C y n son constantes. Al graficar esta relación en papel doblemente logarítmico se obtiene

una recta de pendiente n. Según Leopold (1964) n (factor de Leopold) varía entre 0.65 y



18

0.80 con un valor promedio de 0.75. Para la zona del río Negro en el departamento de

Antioquia, se halló la ecuación que relacionaba estas variables así (Vélez, Smith, Pérez):

Q=100.146

A 0.716

Dónde:

A: área de la cuenca en km2

Q: media de los caudales máximos instantáneos en m3/s.

Johnston y Cross (en Eagleson 1970) consideran que si dos cuencas hidrográficas son

hidráulicamente semejantes en todos sus aspectos se cumple la siguiente relación:

(Q1/Q2)=(A1/A2)3/4

Evaluando la ecuación en el departamento del Quindío (Colombia) con dos estaciones

limnigráficas, una aguas abajo de la otra, ubicadas en el río Quindío se encuentra un

exponente entre 0.34-0.35.

Estadísticamente se ha demostrado que el factor "área" es el más importante en las

relaciones entre escorrentía y las características de una cuenca. Esto se puede afirmar

por el alto valor de los coeficientes de correlación cuando se grafica escorrentía respecto

al área. Pero hay otros parámetros que también tienen su influencia en la escorrentía

como la pendiente del canal, la pendiente de la cuenca, la vegetación y la densidad de

drenaje.

Perímetro

Se puede considerar como la línea formada por el parteaguas o divisoria de la cuenca de

estudio; éste parámetro se mide en unidades de longitud y se expresa normalmente en m

o km.

Longitud de la cuenca

La longitud, L, de la cuenca puede estar definida como la distancia horizontal del río

principal entre un punto aguas abajo (estación de aforo) y otro punto aguas arriba donde

la tendencia general del río principal corte la línea de contorno de la cuenca



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Ancho

El ancho se define como la relación entre el área (A) y la longitud de la cuenca (L) y se

designa por la letra W.

Longitud de la corriente o cauce principal

Corresponde a la longitud del cuerpo de agua que le da nombre a la cuenca de estudio,

en la estimación de este parámetro se tienen en cuenta las irregularidades y curvas del

cauce y se expresa generalmente en km.

Pendiente de la corriente principal

Como su nombre lo indica, representa el desarrollo del perfil del cauce principal y se

expresa en grados y/o en porcentaje. Esta característica contribuye a definir la velocidad

de la escorrentía superficial de la corriente de agua, en donde a mayor pendiente, mayor

velocidad del agua. La pendiente de la corriente principal, se asocia al régimen hidráulico

de la corriente y a su torrencialidad.

Pendiente Media de la Cuenca

Es el índice que representa la pendiente media de las trayectorias que sigue el agua que

escurre por las laderas hacia el río. La pendiente media se da en porcentaje o m/m. Esta

característica controla en buena parte la velocidad de la escorrentía superficial y afecta el

tiempo que tarda el agua de lluvia para concentrarse en los cauces que hacen parte de la

red de drenaje de la cuenca.

Análisis de calidad y homogeneidad de las series hidrometeorológicas

Análisis de homogeneidad

Los análisis de homogeneidad de series hidrológicas son un aspecto fundamental en los

análisis hidrológicos y deben realizarse previamente a cualquier otro análisis, con el

objetivo de determinar la calidad de la información hidrológica que se está utilizando. Los

análisis hidrológicos serán tan buenos como la información hidrológica que se use. Pocos

son los análisis que se hacen a este respecto en Colombia y en muchos casos se basan

solo en la curva de doble masa. Existen en hidrología una gran cantidad de herramientas

gráficas y estadísticas que pueden usarse para soportar este tipo de análisis. La parte

gráfica de estos análisis se ha denominado como análisis exploratorio e intenta que el

analista tenga una clara comprensión del comportamiento de la serie antes de cualquier

otro análisis.

El análisis y modelado de datos comúnmente encontrados en recursos hidráulicos e

ingeniería ambiental a menudo asume que los datos dados son estacionarios en la media



20

y en la covarianza. Sin embargo, si hay cambios o tendencias en los datos, la suposición

de estacionariedad no es válida. En estos casos, el cambio o la tendencia en los datos

necesitan ser identificada, modelada, estimada y, en algunos casos, removida de la serie

original para análisis posteriores.

Estos cambios o tendencias pueden ser el resultado de factores naturales o de

intervenciones por parte de humanos. Por ejemplo, eventos naturales tales como

incendios forestales, explosiones volcánicas, o deslizamientos pueden inducir cambios y

tendencias en series hidrológicas, mientras que los cambios realizados por el hombre

ocurren debido a cambios culturales y en el uso de la tierra tales como talas forestales o,

en general, destrucción o alteración de la cobertura vegetal, pastoreo de ganado,

alteración del suelo (erosión y compactación), modificación de prácticas agrícolas,

construcción de caminos, y minería de la superficie, entre otros.

En ocasiones no hay evidencia de cambios o tendencias en el uso de la tierra, pero la

serie relacionada muestra que un cambio o tendencia ha ocurrido. En este caso, se está

interesado en comprobar estadísticamente si la serie dada tiene un cambio o una

tendencia significativa. Es de común aceptación la consideración de dos tipos de análisis

secuenciales para detectar cambios y tendencias en una serie hidrológica (McLeod y

otros, 1983). El primer análisis, llamado "análisis exploratorio", tiene como objetivo

descubrir propiedades importantes de los datos usando análisis gráfico y análisis

estadístico básico. El segundo análisis, llamado "análisis confirmatorio", tiene como

objetivo confirmar estadísticamente la presencia o ausencia de ciertas propiedades en los

datos. En este artículo haremos referencia al análisis exploratorio de los datos.

El análisis exploratorio debe siempre ser usado antes de cualquiera análisis confirmatorio.

Una gráfica de los datos puede indicar lo que se espera de las hipótesis en las pruebas

estadísticas. Si una gráfica de la serie muestra claramente que hay un cambio en el nivel

medio en cierto tiempo o hay una tendencia en la media o que las medias varían en el

espacio, se esperaría que la prueba de hipótesis de cambio o tendencia en la serie

hidrológica acepte la hipótesis nula de cambio o tendencia. De otra manera, si la gráfica

no muestra un cambio o tendencia, la prueba resultante debe reflejar esta situación.

El análisis exploratorio le permite al analista adquirir un conocimiento pleno sobre el

comportamiento de la serie hidrológica por medio de un análisis gráfico bastante completo

soportando en una gran variedad de gráficos. Varios son los gráficos propuestos para el

análisis exploratorio y en ocasiones todos ellos son consistentes en la identificación de

cambios y/o tendencias. Sin embargo, existen ocasiones en que algunos de estos gráficos

identifican de una manera más clara la presencia de cambios o tendencias en las series, y

debido a esta situación es recomendable el uso de todos los gráficos propuestos en el

análisis exploratorio de series hidrológicas.



21

Análisis exploratorio

Generalmente, el primer paso en cualquiera análisis de datos para detectar cambios y

tendencias es graficar los datos en la forma de una serie del tiempo. Las gráficas de

series de tiempo de los datos observados muestran su variabilidad temporal y usualmente

provee una información rápida y valiosa para investigar la existencia de un cambio o una

tendencia en la serie del tiempo. También las gráficas de datos espaciales (es decir, datos

medidos o estimados en diferentes puntos en el espacio) puede proveer información

valiosa sobre la variabilidad de los datos y cambios o tendencias en el espacio. Además

de las gráficas de series de tiempo o las gráficas de datos espaciales, existen otras

gráficas que se han sugerido en la literatura para el análisis gráfico de datos empíricos

(Tukey, 1977; McLeod y otros, 1983; Hirsch, 1992). Específicamente, las gráficas

propuestas para detección de cambios y tendencias son:

Gráficas de Serie de Tiempo

Gráficas de Masa Simple

Gráficas de Doble Masa

Gráficas de Masa Residual

Diagramas de Puntos

Histograma

Gráfica de Tallo y Hoja

Gráficas Box

Gráficas S-S

Gráficas Q-Q

Gráficas Suavizadas

A continuación se explican estas gráficas, como se pueden construir, su significado, y de

qué forma indican la presencia de cambios o tendencias en las series hidrológicas. Para

la descripción que se presenta se asume que Xt; t = 1, 2, ....., N representa la serie de

observaciones de la serie hidrológica que se está analizando, en donde N es el número

de observaciones.

Gráfica de Series de Tiempo

Una gráfica de la serie de tiempo es simplemente una gráfica de los valores de la serie

contra el tiempo. Es una gráfica de Xt contra el tiempo t, para t = 1,2,....,N. Generalmente,

las gráficas de serie de tiempo pueden mostrar rápidamente ciertas características tales

como periodicidades, estructura de dependencia, grado de variabilidad y aleatoriedad en

adición a cambios y tendencias.



22

Gráfica de Masa Simple

Las gráficas de Masa Simple son gráficas de la serie acumulada de la variable original

contra el tiempo. Para construir esta gráfica primero se define la serie acumulada St

como:

∑ t=1,2,....,N

La gráfica de Masa Simple es una gráfica de St contra el tiempo t, t=1,2,....,N. Una serie

sin un cambio en la media tendrá una gráfica de Masa Simple similar a una línea recta,

mientras que una serie con un cambio en la media causará un cambio en la pendiente de

la línea recta. Además, una serie con una tendencia tendrá una gráfica de Masa Simple

no lineal o curvilínea.

Gráfica de Doble Masa

Las gráficas de Doble Masa han sido ampliamente utilizadas en hidrología como una

herramienta para detectar si una serie dada es consistente al compararla con otra serie

que se conoce no tiene ningún problema de homogeneidad. Si se tiene una serie

estacionaria libre de cambios o tendencias, entonces se puede usar la gráfica de Doble

Masa para probar si la otra serie tiene un cambio. Una gráfica de Doble Masa es una

gráfica de las sumas parciales de la serie a ser analizada contra las sumas parciales de la

serie que se sabe que no tiene problemas. En este caso se asume que Yt, t = 1,2,....,N

representa la serie hidrológica libre de problemas de homogeneidad. Se definen entonces

las siguientes series:

∑ t=1,2,....,N

∑ t=1,2,....,N

La gráfica de Doble Masa es una gráfica de St contra Rt, para t = 1,2,....,N.

Si ninguna de las series tiene cambios en la media, la gráfica de Doble Masa es una línea

recta. Un cambio en la media en una de las series causa un cambio en la pendiente. Una

tendencia en la media en una de la serie causa un decaimiento monótono (o

levantamiento) en la pendiente. Como un caso especial, si ninguna serie tiene un cambio

pero una de las series tiene un outlier (punto anormal extremo), entonces la pendiente de

la gráfica de Doble Masa antes del outlier es la misma pendiente después del outlier, pero

hay un salto entre las pendientes debido al outlier.



23

Gráfica de Masa Residual

Las gráficas de Masa Residual son gráficas de las desviaciones acumuladas de las series

promedias contra el tiempo. Para construir esta gráfica primero se calcula la media de la

serie Xt como:

∑

y la serie de desviaciones acumuladas se define como:

∑ t=1,2,....,N

La gráfica de Masa Residual es una gráfica de Dt contra el tiempo t, t=1,2,....,N.

Una pendiente positiva (en esta gráfica) indicará que los valores están por encima de la

media y una pendiente negativa que los valores están por debajo de la media. La serie sin

un cambio tendrá valores residuales variando alrededor del eje horizontal. En cambio, una

serie con un cambio o una tendencia en la media mostrará una pendiente positiva o

negativa (dependiendo si es un cambio descendente o ascendente) siguiendo una

pendiente negativa o positiva.

Diagrama de Puntos

Los Diagramas de Puntos son gráficos de los valores de los datos a lo largo de una línea

horizontal o eje. El eje horizontal representa los valores que puede tomar la serie

hidrológica, y en él se dibujan los diferentes valores de los datos ya no asociados a

ningún eje de tiempo. Una serie con un cambio en la media mostrará en este diagrama

dos concentraciones o grupos de datos a lo largo del eje horizontal. La serie con una

tendencia en la media no mostrará ninguna concentración. En cambio, una serie sin

cambios o tendencias en la media mostrará puntos concentrados alrededor del valor

medio.



24

Histograma

Los Histogramas son gráficas donde los datos disponibles se agrupan de acuerdo a su

magnitud. Para dibujar un Histograma primero hay que definir los intervalos de clase. En

este caso el rango total de ocurrencias (la diferencia entre los valores máximo y mínimo)

se divide en varios intervalos. Se recomienda que el número de intervalos a ser utilizado

sea tal que hayan por lo menos 5 observaciones en cada grupo. Una aproximación útil es

hacer el número de intervalos ng igual al entero más cercano al valor ng= 1+ 3.3 Log10

(N) (Kottegoda y Rosso, 1997) en donde N representa el número total de observaciones.

Con el número de intervalos definido, los intervalos de clase pueden determinarse usando

el rango total de ocurrencias y ng. Normalmente el ancho de los intervalos de clase es

igual para todos.

El número de ocurrencias en cada intervalo de clase puede definirse y se denomina

frecuencia absoluta. Cuando las frecuencias absolutas se dividen por el número total de

observaciones ellas son llamadas frecuencias relativas. El gráfico de los intervalos de

clase sobre el eje horizontal contra las frecuencias absolutas o relativas en el eje vertical

es llamado el Histograma. Usualmente éstas gráficas se dibujan como rectángulos en la

dirección del eje vertical donde cada rectángulo representa la frecuencia de las

observaciones en cada intervalo de clase. La gráfica que junta los puntos medios de las

cimas de los rectángulos del histograma extendiendo el diagrama con intervalos de clase

a ambos extremos, se denomina polígono de frecuencias relativas.

Cuando una serie o un grupo de datos tiene un cambio en la media el Histograma o el

polígono de frecuencias mostrará dos picos. Una serie con tendencias en la media

mostrará varios picos o un Histograma casi horizontal. En cambio, una serie sin cambios o

tendencias usualmente mostrará un solo pico con una forma relativamente simétrica.

Diagrama de Tallo y Hojas

Las gráficas de Tallos y Hojas dan la misma información que los Histogramas. No se

acostumbra usarlos en el caso de muestras pequeñas. Las gráficas de Tallos y Hojas se

parecen al Histograma, pero en este caso el eje horizontal representa frecuencias y el eje

vertical los grupos de datos. La diferencia de estas dos gráficas es que en la gráfica de

Tallos y Hojas los datos se agrupan de tal manera que se la magnitud de todos los valores

se muestra en la gráfica. En este caso todos los anchos de los grupos son iguales y se

escogen valores convenientes tales como 0.5, 1, 2, 5, 10 u otros valores múltiplos de 10.

Los límites del grupo son verticalmente mostrados en orden creciente de magnitud con

una línea vertical a su derecha. Los valores de los límites del grupo y la línea vertical

representan el Tallo. Los dígitos arrastrados a la derecha de la línea vertical representan

los datos en el grupo en orden creciente de magnitud cuando se leen junto con el Tallo.



25

La serie con un cambio en la media mostrará una gráfica de Tallo y Hoja con dos picos en

el lado de la Hoja de la gráfica. Una serie con una tendencia en la media no mostrará

picos dominantes o una gráfica vertical llana en la parte de la Hoja alrededor del Tallo que

contiene la media. En cambio series sin cambios o tendencias en la media usualmente

mostrarán un solo pico en el lado de la Hoja de la gráfica.

Gráfica de Cuantiles

La gráfica de cuantiles es una forma de visualizar gráficamente estadísticos básicos

anuales y estacionales. La gráfica de cuantiles usada aquí muestra los estadísticos

siguientes: el máximo, el percentil de 75%, el percentil de 50% (el del medio), la media, el

percentil del 25% y el mínimo. Para propósitos de detección de cambios o tendencias, la

gráfica de cuantiles de la primera porción de la serie de tiempo (es decir, antes del punto

de cambio sospechoso) y la gráfica de cuantiles de la segunda porción de la misma serie

de tiempo (es decir, después del punto de cambio sospechoso) pueden ser determinadas

y comparadas. También para detección de cambios espaciales en la media y en la

varianza la gráfica de cuantiles puede ser usada para comparar los estadísticos de un

grupo de series localizadas en una región dada. Diferencias en las características

estadísticas como la media y la mediana podrían indicar un cambio en la media de la

serie. Diferencias en el rango del percentil (tamaño de la caja) y en el rango máximo a

mínimo podrían indicar un cambio en la varianza. Si existe una diferencia significante

entre la gráfica de cuantiles de la primera porción de la serie de tiempo y la segunda

porción de la serie, entonces el tiempo donde esas dos subseries fueron separadas indica

el tiempo en que el punto de cambio ocurrió.

Gráfica S-S

La gráfica S-S es simplemente una gráfica de la serie a ser analizada contra otra serie. Es

un gráfica de serie contra serie (S-S). Si las dos series tienen el mismo número de

observaciones y si cada valor de una serie corresponde a un valor específico de la otra

serie, se dice que son series apareadas. Las gráficas S-S son para series apareadas. Si

ambos series tienen la misma media, la gráfica S-S parecerá una gráfica de datos

dispersos alrededor de una línea de 45º. Si una serie tiene consistentemente valores más

altos que la otra serie, los puntos de la gráfica S-S se concentrarán en la parte superior (o

en la inferior) de la gráfica. La gráfica S-S indicará entonces si una serie tiene valores

promedios más altos o más bajos que otra serie. Cuando la gráfica S-S se hace usando

una sola serie dividida en dos, antes de y después del punto sospechoso de cambio,

podría indicar si hay un cambio en la media de la serie.



26

Gráfica Q-Q

La gráfica Q-Q (Helsel e Hirsch, 1992, p. 43) es una gráfica de los cuantiles de una serie

contra los cuantiles de otra serie. La gráfica Q-Q es esencialmente la gráfica de los datos

ordenados de la primera serie contra los datos ordenados de la segunda serie. En otras

palabras, la gráfica Q-Q es una gráfica S-S usando los datos ordenados. La gráfica Q-Q

requiere que las dos series a ser comparadas sean del mismo tamaño. La interpretación

de la gráfica Q-Q es similar a la de la gráfica S-S. Si ambas series tienen las mismas

medias, la gráfica Q-Q tendrá puntos alrededor de la línea de 45º. Si una de las series

tiene consistentemente valores más altos o más bajos que la otra serie, se concentrarán

los puntos en la parte superior (o más baja) de la gráfica.


A veces, la serie de observaciones muestra tan alta variabilidad que cualquier cambio o

tendencia presente en la serie no puede ser fácilmente identificado. Sin embargo,

aplicando algunos procedimientos suavizadores a la serie de observaciones original para

posteriormente dibujarla, en ocasiones ayuda en la detección de posibles cambios o

tendencias en la serie. Una operación común de suavización es cuando una serie anual

se calcula a partir de una serie diaria o mensual. Diferentes procedimientos de

suavización se han propuesto en la literatura (Tukey, 1977).

Estadística descriptiva

La estadística descriptiva registra los datos en tablas y los representa en gráficos. Calcula

los parámetros estadísticos (medidas de centralización y de dispersión), que describen el

conjunto estudiado.

Tablas de estadística

La distribución de frecuencias o tabla de frecuencias es una ordenación en forma de tabla

de los datos estadísticos, asignando a cada dato su frecuencia correspondiente.

Frecuencia absoluta

La frecuencia absoluta es el número de veces que aparece un determinado valor en un

estudio estadístico.

Frecuencia relativa

La frecuencia relativa es el cociente entre la frecuencia absoluta de un determinado valor

y el número total de datos.



27

Frecuencia acumulada

La frecuencia acumulada es la suma de las frecuencias absolutas de todos los valores

inferiores o iguales al valor considerado.

Frecuencia relativa acumulada

La frecuencia relativa acumulada es el cociente entre la frecuencia acumulada de un

determinado valor y el número total de datos. Se puede expresar en tantos por ciento.

Parámetros estadísticos

Un parámetro estadístico es un número que se obtiene a partir de los datos de una

distribución estadística.

Los parámetros estadísticos sirven para sintetizar la información dada por una tabla o por

una gráfica. Hay tres tipos parámetros estadísticos:

De centralización.

De posición.

De dispersión.

Medidas de centralización

Medidas de centralización

Nos indican en torno a qué valor (centro) se distribuyen los datos. Las medidas de

centralización son:

Media aritmética

La media aritmética es el valor promedio de la distribución.

Mediana

La mediana es la puntación de la escala que separa la mitad superior de la distribución y

la inferior, es decir divide la serie de datos en dos partes iguales.

Moda

La moda es el valor que más se repite en una distribución.



28

Medidas de posición

Las medidas de posición dividen un conjunto de datos en grupos con el mismo número de

individuos.

Para calcular las medidas de posición es necesario que los datos estén ordenados de

menor a mayor. La medidas de posición son:

Cuartiles

Los cuartiles dividen la serie de datos en cuatro partes iguales.

Deciles

Los deciles dividen la serie de datos en diez partes iguales.

Percentiles

Los percentiles dividen la serie de datos en cien partes iguales.

Medidas de dispersión

Las medidas de dispersión nos informan sobre cuánto se alejan del centro los valores de

la distribución. Las medidas de dispersión son:

Rango o recorrido

El rango es la diferencia entre el mayor y el menor de los datos de una distribución

estadística.

Desviación media

La desviación media es la media aritmética de los valores absolutos de las desviaciones

respecto a la media.

Varianza

La varianza es la media aritmética del cuadrado de las desviaciones respecto a la media.

Desviación típica

La desviación típica es la raíz cuadrada de la varianza.



29

Modelos hidrológicos Estocásticos por Análisis de Frecuencias

Muchos procesos en hidrología deben ser analizados y explicados de manera

probabilística debido a la naturaleza aleatoria (casual) de los mismos. Por ejemplo, es

muy difícil predecir la escorrentía y la precipitación en sentido puramente determinístico

(en el pasado, presente o futuro), debido a que es imposible conocer cuantitativamente

todos los parámetros que afectan estos procesos. Afortunadamente, existen métodos

estadísticos disponibles para organizar, presentar y reducir los datos observados de

manera de que se facilite su interpretación y evaluación. En esta sección estudiaremos

algunos métodos estadísticos que nos permitan cuantificar la incertidumbre de los datos

hidrológicos en un marco de referencia estocástico.

Variables aleatorias

Una variable aleatoria es un parámetro (por ejemplo: precipitación, escorrentía, etc.) que

no se puede predecir con certeza, debido a que las variables aleatorias son el resultado

de un proceso casual o incierto. Estas variables deben ser tratadas estadísticamente

como discretas o continuas. La mayoría de los datos hidrológicos son continuos y deben

ser analizados probabilísticamente utilizando distribuciones continuas de frecuencias; por

ejemplo, los valores de descarga en un hidrograma pueden ser cualquier número positivo

real, el cual depende del aparato de medición, es decir, que pueden tomar cualquier valor

dentro de cierto rango. Sin embargo estos datos se presentan a menudo de manera

discreta debido al proceso de medición (por ejemplo: valores mensuales, diarios u

horarios de escorrentía).

Las variables aleatorias discretas solamente pueden tomar valores enteros dentro de un

conjunto de valores especificados; como ilustración, podemos observar que al lanzar una

moneda se producirá como resultado: cara o sello, mientras que tirar un dado de seis

caras producirá cualquier número entero del conjunto {1, 2, 3, 4, 5, 6}. Los datos

observados en un aparato de medición deben ser tratados como valores discretos, ya que

han sido redondeados y cuantificados durante el proceso de colección de la información.

Sin embargo, esto es muy inconveniente para el análisis de frecuencias debido a la gran

cantidad de intervalos de valores que se deben considerar. Por ejemplo, si el rango de la

magnitud del caudal de descarga varía de 0 a 5,000 pie3/seg y los datos se han

redondeado a valores enteros, existirán 5,000 intervalos discretos que se deben

considerar. En este caso, es mucho más fácil suponer que los registros son continuos. No

obstante, algunas veces se aplican distribuciones de frecuencia discretas a variables

continuas (por ejemplo: profundidad de la precipitación); pero la mayoría de las

aplicaciones de distribuciones discretas en hidrología ocurren en el caso de variables

aleatorias que representan el número de eventos que satisfacen algún criterio; por

ejemplo, el número de inundaciones que pasarán de cierta magnitud durante cierto

período de años.



30

Presentación de los datos

Los datos observados a menudo se presentan en la forma de un diagrama de barras o

histograma. La altura y forma general del histograma es útil para caracterizar los datos y

permite la selección de una distribución de frecuencia para ser aplicada a los datos; por

ejemplo, la distribución puede ser sesgada (oblicua) o simétrica. Utilizando como ejemplo

los datos de escorrentía, el rango de caudales se divide en intervalos de clase y el

número de observaciones (frecuencia) correspondiente a cada intervalo de clase es

tabulado. El ancho de cada intervalo de clase debe ser suficientemente pequeño para que

se pueda observar el comportamiento de los datos y a la vez suficientemente grande para

que el patrón no sea confuso. El valor utilizado para los intervalos de clase puede alterar

la impresión de los datos en el observador; por consiguiente, este valor deberá poder ser

alterado fácilmente en los programas estadísticos de computadora de manera que los

ingenieros puedan comparar varias opciones.

Conceptos de probabilidad

Considere un experimento aleatorio discreto con n resultados posibles: { x1, x2,...., x"}.

Los resultados son mutuamente excluyentes si dos cualquiera de ellos no pueden ocurrir

simultáneamente. También se dice que son exhaustivos colectivamente si tienen en

cuenta todos los resultados posibles del experimento. La probabilidad de un evento X, se

pueden definir como el número de ocurrencias del evento después de un gran número de

ensayos. Esta probabilidad puede ser estimada de la siguiente manera:

Donde n, es el número de ocurrencias (frecuencia) del evento Xi en un total de n

experimentos. Por consiguiente ni/ n es la frecuencia relativa o probabilidad de ocurrencia

de Xi.

Una probabilidad discreta es simplemente la probabilidad de un evento discreto. Si

definimos P(Xi) como la probabilidad de un evento aleatorio Xi, las siguientes condiciones

se satisfacen para las probabilidades discretas de esos eventos cuando se consideran

todos los N resultados posibles:

∑



31

La probabilidad de la unión (simbolizada por U) de dos eventos mutuamente exclusivos

X1 y X2 es la suma de las probabilidades de cada uno, es decir:

Los eventos X1 y Y1 son independientes si la ocurrencia de uno no afecta la ocurrencia

del otro. La probabilidad de la ocurrencia de ambos eventos o intersección (simbolizada

por ∩) cuando los eventos son independientes es el producto de sus probabilidades

individuales:

Para eventos que no son ni independientes, ni tampoco mutuamente exclusivos, se

cumple la siguiente relación:

La probabilidad condicional de un evento X, después que el evento Y, ha ocurrido es:

Si los eventos X, y Y, son independientes, entonces:

Variables aleatorias y distribuciones de probabilidad

El comportamiento de una variable aleatoria discreta o continua se puede describir por

medio de su distribución de probabilidad. Podemos asignar un valor numérico a cada

resultado posible de un experimento de acuerdo a una función de masa de probabilidad

(variables discretas) o a una función de densidad de probabilidad (variables continuas).

En hidrología, las variables aleatorias se utilizan corrientemente para describir el número

de ocurrencias que satisfacen cierto criterio; por ejemplo, el número de caudales de

descarga que pasarán de cierta magnitud (los cuales producirán inundaciones) o el

número de tormentas que ocurren por año en una localidad.



32

Ocasionalmente, es conveniente tratar las variables continuas de manera discreta. Por

ejemplo, en el caso de los caudales máximos (histogramas de frecuencia) podemos

utilizar las marcas de clase para describir la magnitud del evento correspondiente a cada

intervalo de clase. En este caso, si la variable X representa los caudales discretos,

podemos definir las probabilidades de cada evento utilizando las frecuencias relativas:

Las variables aleatorias continuas se utilizan generalmente en hidrología para representar

los eventos de caudal, lluvia, volumen, profundidad y tiempo. Los valores utilizados no

están restringidos a números enteros, sin embargo, muchas veces las variables continuas

se redondean a cantidades enteras. Para una variable aleatoria continua, el área bajo la

función de densidad de la probabilidad F(x) representa la probabilidad; es decir:

∫

La función de densidad de probabilidad no es una probabilidad por sí misma y tiene

unidades correspondientes al inverso de las unidades de la variable X. Sin embargo, a

diferencia de otros cálculos en ingeniería, estas unidades generalmente se ignoran.

Por el contrario, la función de densidad acumulada es de mucho interés ya que es una

probabilidad. La función de densidad acumulada para variables continuas se define de

manera similar al caso de una variable discreta:

∫

Algunas propiedades de esta función incluyen:



33

La selección del tipo de función de densidad de la probabilidad para representar los datos

hidrológicos es difícil, ya que existen varias opciones que se ajustan a la forma del

histograma de densidad.

Momento de una distribución

Una función de probabilidad de masa o una función de densidad de probabilidad son una

forma funcional cuyo momento está relacionado con sus parámetros; por lo tanto, si se

pueden encontrar los momentos, entonces también se pueden obtener los parámetros de

la distribución. A su vez, los momentos también nos indican la forma de la distribución.

Si se conocen los valores numéricos para los parámetros de una distribución, es posible

generar una serie de variables aleatorias Xl, X2, ...Xo que pertenecen a la función de

probabilidad de masa (discreta) o la función de densidad de probabilidad (continua). Dicha

serie de longitud infinita constituiría la población de todas las variables aleatorias que

pertenecen a las funciones mencionadas cuyos parámetros definen los momentos.

Los datos hidrológicos observados a menudo son el resultado de una mezcla de procesos

físicos (por ejemplo, la escorrentía es el resultado de la precipitación) y por 1o tanto

incorporan una combinación de distribuciones de probabilidad. En adición, los datos

observados están sujetos a errores de medición y no se ajustarán perfectamente a

cualquier distribución. Por lo tanto, los valores de los momentos para la población total

calculados a partir de los datos permanecerán desconocidos.

Un uso intuitivo para la estimación de los momentos es el ajuste de la distribución de

probabilidad a los datos por medio de la igualación de los parámetros estimados

obtenidos de los datos a la forma funcional de la distribución.

Modelos probalísticos comunes

En hidrología se utilizan muchas funciones de probabilidad de masa para variables

discretas y funciones de densidad de probabilidad para variables continuas. Es muy difícil

reducir el número de distribuciones para variables continuas, ya que se pueden

seleccionar diversas funciones para el análisis de caudales máximos; sin embargo, las

más comunes son: Distribución Normal, Log Normal, Gamma (de 2-parámetros), Gumbel,

TCEV, GEV, Log Gumbel, Exponencial, Pareto, SQRT-ETmax. En adición a las funciones

anteriores, se incluirá la definición de Distribución Binomial para variables aleatorias

discretas y la Distribución Exponencial para variables continuas debido a su simplicidad

para ilustrar algunos conceptos de probabilidad.



34

A menudo, el objetivo de un análisis discreto es asignar probabilidades para el número de

ocurrencias de un evento, mientras que el objetivo de un análisis continuo es el de

determinar la probabilidad de la magnitud de un evento. En el caso discreto, puede existir

interés en la función de probabilidad de masa y en la función de distribución acumulada;

mientras que en el caso continuo, el valor de la función de densidad de probabilidad solo

nos permite comparar el ajuste de la distribución teórica a la distribución empírica,

mientras que la función de densidad acumulada para las variables aleatorias continuas

nos define la probabilidad de ocurrencia de los eventos.

El AFINS es un software libre y gratuito que contiene un paquete estadístico de fácil

manejo que permite el análisis de series de datos y la distribución en diferentes funciones

comúnmente aplicadas en la hidrología entre las cuales destacan la Gumbel, la Log

Normal, La GEV entre otras.

Funciones de Distribución (AFINS versión 2.2)

GUMBEL

Donde θ es el parámetro de escala y λ es el parámetro de forma.

TCEV

Donde λ1 y θ1 son los parámetros de escala y forma respectivamente de las crecidas ordinarias y λ2 y θ2 son los parámetros de escala y forma de las crecidas extraordinarias.



35

GEV

(

)

(

)

Donde α es el parámetro de escala, β es el parámetro de forma y x0 es el parámetro de

localización.

Si β > 0 entonces x<(x0-α/β) Si β< 0 entonces x> (x0 + α/β)

LOG GUMBEL

(

)

(

)

LOG NORMAL

(

)

√ (

)

Donde Φ es la función de distribución acumulada normal estándar

EXPONENCIAL

Con x>x0 y β>0. El valor del parámetro x0 es especificado por el usuario, o en su defecto es igual a 0.0



36

PARETO

(

)

(

)

Donde α es el parámetro de escala y k es el parámetro de forma. El valor del parámetro x0 es especificado por el usuario, o en su defecto es igual a 0.0 Si K > 0 entonces x0<=x<ϖ, Si k < 0 entonces x0<=x<x0+α/k

SQRT-ET max

( √ ) √

( √ )

Con k > 0 y α > 0

ESTUDIO HIDRÁULICO

Modelo HEC-RAS

El modelo HEC-RAS desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos

“U.S. Corp of Engineers, Hydrological Engineering Center, HEC” es uno de los modelos

más utilizados a nivel mundial para estudios hidráulicos de flujo uniforme, unidimensional

y permanente, su popularidad es debido a su flexibilidad en la creación de escenarios

hidráulicos, a su rapidez en los cálculos, su fácil manejo y operación.

El modelo HEC-RAS es capaz de modelar perfiles de superficies de agua de regímenes

de flujo mixto, subcrítico y torrencial. Este tipo de modelos no ha sido desarrollado para

cuencas de alta pendiente como es el caso de las cuencas de la zona andina

Colombiana, sin embargo, se estima que en el caso de estudio donde se cuenta con

pendientes altas se está trabajando al límite de las capacidades del modelo, por tanto,

para la zona los resultados serán aceptables, lo cual deberá ser tenido en cuenta a la

hora de analizar e interpretar los resultados.

El modelo HEC-RAS permite realizar una ejecución de los perfiles de flujo mixto, que

incluye y combina los resultados del perfil supercrítico y del perfil subcrítico. Para lo cual

se requiere de una topografía detallada del cauce, con la cual es posible estimar de forma

confiable los perfiles de flujo que circulan por el cauce.

El modelo hidráulico requiere adicionalmente de unas condiciones de borde y de unas

condiciones iniciales, ya que se trata de un esquema de solución por diferencias finitas.



37

Descripción de la geometría del cauce

La geometría del cauce se introduce al modelo mediante secciones transversales, las

cuales han sido estimadas de acuerdo con la información obtenida mediante la topografía

de detalle de las zonas de estudio.

El criterio para la distancia entre secciones se buscó de tal forma que no excediera a diez

veces el ancho del río, en las zonas en las cuales se excede esta distancia es porque

corresponde a zonas rectas cuyas sección transversal no presenta una variación

importante entre secciones, pero en general la distancia entre secciones es similar y

uniforme, adicionalmente, el modelo HEC-RAS tiene la opción de generar una nueva

sección mediante la interpolación entre dos secciones, en caso que se requiera.

A lo largo del tramo estudiado se introdujo el viaducto proyectado al modelo HEC-RAS.

Normalmente, un puente funciona como un impedimento al flujo, produciendo un efecto

de remanso en la zona inmediatamente aguas arriba del puente, que de acuerdo a las

características del flujo y del puente puede ser causante de inundaciones durante la

ocurrencia de eventos extremos, produciendo socavación en los estribos y pilas de la

estructura.

Los coeficientes de expansión y contracción hidráulica empleados en el estudio

corresponden a los propuestos por el modelo, que son 0.1 y 0.3, respectivamente.

Condiciones iniciales o de borde

Las condiciones iniciales, se refieren a las condiciones necesarias para que los cálculos

de los perfiles de flujo se realicen de forma adecuada. En el caso de los perfiles mixtos se

considera que el flujo está en condiciones normales, tanto para la sección aguas abajo, en

el caso del perfil de flujo subcrítico, como para la sección aguas arriba, en el caso del

perfil supercrítico.

El modelo HEC-RAS necesita la pendiente del cauce para la estimación de la condición

de flujo inicial, en este estudio se ha supuesto como condición el flujo crítico, por lo que el

modelo asume las pendientes críticas para poder determinar los efectos más

desfavorables.

HEC-GeoRAS

HEC-GeoRAS es una extensión para usar con SIG específicamente diseñada para

procesar datos georeferenciados para usar posteriormente con HEC-RAS.

HEC-GeoRAS crea un archivo para importar a HEC-RAS datos de geometría del terreno

incluyendo cauce del río, secciones transversales, etc. Información sobre estructuras



38

hidráulicas –puentes, etc- también puede importarse desde SIG mediante HEC-GeoRAS

para añadirse a la simulación con HECRAS.

Posteriormente los resultados obtenidos de niveles de inundación y velocidades se

exportan desde HEC-RAS a SIG y pueden ser procesados para obtener mapas de

inundación, velocidad, esfuerzo y energía.

Resumen de los pasos a realizar

Se detallan a continuación a modo de resumen los pasos a seguir para realizar una

simulación de rotura de presa con las herramientas descritas en el apartado anterior. A lo

largo del presente capítulo, se desarrollan todos los puntos que aparecen en el siguiente

listado:

PREPROCESO:

Crear archivo SIG.

Añadir un Modelo Digital del Terreno en formato TIN (Triangulated Irregular

Network).

Dibujo del cauce.

Dibujo de “banks”: delimitación del cauce principal.

Dibujo de “flowpaths”: zonas por donde prevemos que le circulará preferentemente

tanto por el cauce principal como por las llanuras de inundación.

Creación de secciones transversales.

Creación de cauce 3D a partir del cauce que hemos creado en planta con la TIN.

Creación de secciones transversales 3D (de forma análoga).

Crear archivo para exportar a HEC-RAS.

CÁLCULO CON HEC-RAS:

Importar geometría desde HEC-RAS.

Editar los datos necesarios para el cálculo en régimen variable (condiciones de

contorno, caudal de entrada, duración de la simulación, etc.).

Realizar simulación con HEC-RAS.

Exportar resultados de HEC-RAS a ArcView

POST-PROCESO:

Abrir el fichero de resultados desde ArcView.

Crear mapas de inundación, esfuerzos, energía y velocidades.



39

Estimación del Coeficiente de rugosidad de Manning, n

La resistencia al flujo en un río o rugosidad, se debe principalmente a dos factores:

La rugosidad del grano, que se genera por las fuerzas de fricción que actúan sobre las

superficies de las partículas y,

La rugosidad de forma, que se genera por las fuerzas de presión que actúan sobre las

formas del fondo.

Para el cálculo de los coeficientes de rugosidad de Manning existen diversas

metodologías desarrolladas para ríos con fondos de arenas, que son los que se han

encontrado en la zona de estudio. Debido a que la determinación de este coeficiente de

rugosidad n tiene una gran dificultad, se emplean diferentes metodologías para determinar

este valor.

Método fotográfico

La metodología fotográfica hace una estimación de la rugosidad de los cauces por

comparación con cauces naturales ya estudiados y a los cuales se les conoce el

coeficiente de rugosidad. Para este método se utiliza las fotografías disponibles en el libro

Hidráulica de Canales Abiertos de Ven Te Chow.

Método de Suárez

En la metodología presentada por Suárez (2001, pág.96), éste hace un análisis de los

factores más importantes que se deben tener en cuenta para el cálculo de la rugosidad de

Manning, ésta puede ser determinada por medio de la comparación fotográfica basándose

en la Tabla 1.



40

Tabla 1 Estimación de la rugosidad según el método de Suárez (201, pág.96)

Factor Descripción del factor Valor

recomendado de n

Valor determinado de n

Material del fondo del cauce

Suelo fino 0.020

n1= Roca 0.025

Arena o grava fina 0.024

Grava gruesa 0.028

Irregularidad del fondo del cauce

No hay irregularidades 0.000

n2= Irregularidades menores 0.005

Irregularidades moderadas 0.010

Irregularidades severas 0.020

Cambio de secciones transversales

Gradual 0.000

n3= Ocasional 0.005

Muchos cambios 0.010 a 0.015

Obstrucciones o grandes bloques en el cauce

Ninguno 0.000

n4= Menores 0.010 a 0.015

Apreciables 0.020 a 0.030

Severos 0.040 a 0.060

Vegetación en el cauce

Baja 0.005 a 0.010

n5= Media 0.010 a 0.020

Alta 0.025 a 0.050

Muy alta 0.050 a 0.100

n cauce recto = n1+n2+n3+n4+n5

Meandros y trenzas

Menores (sinuosidad 1.0 a 1.2) 0.000

n6= Apreciables (sinuosidad 1.2 a 1.5)

0.15 x n cauce recto

Severas (sinuosidad mayor de 1.5) 0.30 x n cauce

recto

n cauce recto = (n1+n2+n3+n4+n5)n6

Fuente: Suárez (2002)

Para la determinación de los coeficientes de rugosidad de las riberas inundables se han

utilizado las equivalencias que se recogen en la tabla 2 (modificada de Ven te Chow,

1994).



41

Tabla 2 Número de Manning para cada uso del suelo.

Uso del suelo Nº de Manning

bosque 0,123

brezal 0,053

helechal 0,030

matorral 0,085

pradera 0,035

prebosque 0,060

urbano 0,036

otros 0,080

Fuente: Ven te Chow (1994)

INUNDACIÓN

Flujo de agua que sobrepasa las orillas naturales o artificiales de una corriente.

• Inundación: cuerpo de agua que ocupa una porción del terreno que, en condiciones

normales, permanece por encima del nivel de los cuerpos de agua que lo rodean. El

resultado implica posibles pérdidas de vida y daños en la infraestructura.

• En términos generales, las inundaciones son procesos naturales recurrentes que hacen

parte de la dinámica de evolución de un río.

Zona Fluvial

La zona fluvial es aquella zona del espacio fluvial, incluidos el cauce del río y sus riberas,

determinada a partir de la avenida periodo de retorno de 10 años, dándole continuidad y

sentido ambiental e hidráulico, y en la cual se limitan los usos para preservar el río como

ecosistema. Donde aún no se disponga de Planificación de Espacios Fluviales aprobada,

vendrá directamente determinada por la avenida de periodo de retorno de 10 años.

En el caso de zonas llanas en que la avenida de periodo de retorno de 10 años y la

vegetación de ribera asociada alcance anchuras superiores a 100 metros respecto del eje

del curso fluvial, la zona fluvial es de 100 metros a ambos lados del cauce. Si esta zona

ya ha sido ocupada por actividades antrópicas, la zona fluvial queda fijada en 20 metros

respecto del eje del curso fluvial.

En aquellos cursos fluviales encauzados entre motas se toma como referencia por la

delimitación de la zona fluvial la contramota externa.

En esta zona no se admite ningún uso urbanístico, excepto los trabajos de preservación y

mejora de la funcionalidad hidráulica y ambiental.



42

Excepcionalmente se admite la implantación de infraestructuras canalizadas por la zona

fluvial, siempre que se respete la funcionalidad hidráulica, morfodinámica y ambiental. No

se admiten en esta zona la implantación de las instalaciones para el transporte de

materias peligrosas y/o sustancias prioritarias que representen un riesgo de

contaminación.

Las infraestructuras transversales tienen que respetar la continuidad de la funcionalidad

hidráulica y ambiental.

Sistema hídrico

El sistema hídrico es aquella zona del espacio fluvial determinada a partir de la avenida

de periodo de retorno de 100 años, dándole continuidad y sentido hidráulico, en el cual se

limitan los usos para preservar el régimen de corrientes en caso de avenida. Donde aún

no se disponga de Planificación de Espacios Fluviales aprobada, vendrá directamente

determinada por la avenida de periodo de retorno de 100 años.

En el caso de zonas llanas en que la avenida de periodo de retorno de 100 años alcance

anchuras superiores a 100 metros respecto del eje del curso fluvial, el sistema hídrico es

de 100 metros a ambos lados del cauce. Si hay tramos de esta zona en la cual la

existencia de motas de protección impide el anegamiento de parcelas adyacentes que no

son de uso urbano consolidado, pero que se inundarían más allá de 100 metros en el

caso de rotura de las mencionadas motas, el sistema hídrico es igualmente de 100 metros

respecto del eje del curso fluvial.

En esta zona no se admite la actividad urbanística que suponga de una modificación

sensible del perfil natural del terreno. Los usos del suelo admitidos en esta zona son:

a) Usos agrícolas: pasto, horticultura, viticultura, césped, silvicultura, viveros al aire

libre y cultivos silvestres. No se permite el establecimiento de invernaderos, ni de

cierres de ningún tipo entre parcelas.

b) Usos industriales – comerciales: zonas verdes.

c) Usos residenciales: césped, jardines y zonas de juego.

d) Usos recreativos públicos y privados: pistas deportivas al aire libre, zonas de

descanso, zonas de natación, reservas naturales de caza, parques, vedados de

caza y pesca, circuitos de excursionismo o de equitación, campos de golf. La

implantación de estas actividades no puede suponer la alteración significativa de

las condiciones naturales de los terrenos afectados, ni el establecimiento de

obstáculos al flujo. No se permite el establecimiento de zonas de acampada, ni de

servicios de camping.



43

e) Infraestructuras públicas: lagunajes y estaciones de bombeo tanto de aguas

residuales como de aguas destinadas al abastecimiento.

Excepcionalmente, se admite también la implantación de otras infraestructuras de

servicios y de tuberías enterradas y debidamente protegidas contra la erosión en caso de

avenida. No se admiten en esta zona ni la implantación de las instalaciones para el

transporte de materias peligrosas y/o sustancias prioritarias que representen un riesgo de

contaminación, ni el establecimiento de vertederos de ningún tipo.

Las infraestructuras viarias tendrán que respetar una zona libre de anchura necesaria

para preservar el régimen de corrientes y garantizar la continuidad del sistema hídrico.

Zona inundable

La zona inundable es aquella zona del espacio fluvial determinada por la avenida de

periodo de retorno de 500 años, y en la cual se limitan los usos para preservar las llanuras

de inundación por episodios extraordinarios. Donde no se disponga de modelización

podrá determinarse por la delimitación geomorfológica de las zonas potencialmente

inundables.

En esta zona se establecen las siguientes limitaciones en cuanto al régimen de usos:

a) Usos residenciales, áreas de acampada y servicios de camping: tienen que

situarse en una cota tal que no exista riesgo de inundación moderada con la

avenida de 500 años de periodo de retorno.

b) Usos industriales – comerciales: tienen que situarse en una cota tal que no exista

el riesgo de inundación grave con la avenida de 500 años de periodo de retorno.

c) Infraestructuras públicas: las estaciones depuradores de aguas residuales (EDAR)

y las instalaciones asociadas en las estaciones de tratamiento de aguas potables

(ETAP) tiene que situarse en una cota tal que no exista el riesgo de inundación

grave con la avenida de 500 años de periodo de retorno.

d) No se admite el establecimiento de vertederos de materiales no inertes en esta

zona.



44

Tipos de inundaciones

Inundación por desbordamiento

Se producen en los terrenos aledaños a los ríos y quebradas y son fenómenos normales

de su comportamiento, que en invierno aumentan sus caudales e inundan los terrenos

cercanos. Los desbordamientos se incrementan cuando el hombre altera o interviene el

curso natural de los ríos.

Se producen sobre terrenos planos que desaguan muy lentamente, cercanos a las riberas

de los ríos donde las lluvias son frecuentes o torrenciales.

Muchas de ellas son producto del comportamiento normal de los ríos, es decir de su

régimen de aguas, ya que es habitual que en invierno aumente la cantidad de agua

inundando los terrenos cercanos como playones o llanuras.

Inundaciones súbitas

Son las crecientes en cuencas de alta pendiente, en especial en deforestadas y con

escasa capa vegetal. Ocurren con gran rapidez cuando las lluvias son intensas y

duraderas. Las aguas desarrollan gran velocidad y caudal produciendo que pueden

originar el represamiento del agua.

Las inundaciones súbitas también se pueden producir por deficiencia de drenajes y son

conocidas como de desagües y aquellos cuya superficie es plana o algo cóncava pueden

sufrir inundaciones o encharcamientos como efecto directo de las lluvias. Esto

independientemente de las inundaciones producidas por desbordamiento de ríos y

quebradas.

Causas de las inundaciones

Cuando aguaceros intensos llenan de agua los ríos estos se desbordan y afectan los

lugares vecinos, en muchas ocasiones la corriente pierde su cauce y sigue por caminos

inesperados.

Si los aguaceros intensos caen sobre valles o terrenos planos como llanuras o planicies,

la tierra y la vegetación absorben agua como una esponja natural.

Los fuertes aguaceros sobre los terrenos débiles o sin vegetación aceleran la formación

de deslizamientos en las montañas cercanas al cauce de los ríos y quebradas. Rocas,

vegetación y demás materiales caen al río y forman un represamiento natural de las

aguas, las cuales ejercen gran fuerza hasta romper este material sólido, que al ser

arrastrado cobra gran poder destructor.



45

La vegetación cumple una importante función de protección de la tierra, ya que sus raíces

impiden el desmoronamiento o desprendimiento en bloque de la misma.

Las plantas ayudan a la absorción, retención y regulación del agua y evitan que la tierra

se ablande y sea arrastrada hacia los ríos.

Amenaza por inundación

En la zona de inundación, es interesante distinguir en su interior la zona de inundación

peligrosa. Mediante experimentos sobre la resistencia y estabilidad de infraestructura y de

personas humanas ante el flujo de agua, se ha propuesto considerar amenazas de

inundación en función de las condiciones hidráulicas, calado y velocidad Figura 5.

La zona de inundación alta es la zona fuera del canal principal del río donde las

condiciones hidráulicas presentan un calado superior a 1 metro, una velocidad mayor de 1

m / s y el producto de ambos es mayor de 0,5 m2 / s (figura 7).

Figura 7. Marco metodológico para la zonificación de la amenaza por inundación (fuente Generalitat de Catalunya, 2003)

La zona de inundación moderada es la zona fuera del canal principal del río, donde las

condiciones hidráulicas presentan un calado superior a 0,4 m, una velocidad mayor de 0,4

m / s y el producto de ambos es mayor de 0,08 m2 / s (figura 8).

AMENAZA ALTA



46

Figura 8. Marco metodológico para la zonificación de la amenaza por inundación (fuente Generalitat de Catalunya, 2003)

La zonificación de la amenaza por inundación se construye entonces a partir de la

construcción de los mapas para los diferentes periodos de retorno de velocidad de flujo y

niveles o calados de inundación

AMENAZA MEDIA



47

5 DESARROLLO DEL ESTUDIO

En este estudio se integró la información espacial y la información temporal de la zona

empleando un Sistema de Información Geográfica – SIG para la estimación de los

parámetros necesarios en cada modelo.

Las etapas de este estudio fueron las siguientes:

Estudio Hidrológico

Recopilación, selección y análisis de la información

El primer paso consistió en definir los requerimientos de información, se identifican las

estaciones hidrométricas, pluviométricas y climatológicas existentes dentro de la zona de

estudio y en su área de influencia, para establecer cuáles son de interés para el estudio,

de igual manera se identifican los requerimientos de información cartográfica. Posterior a

la consecución de la información requerida, se evalúa la calidad de ésta y se continúa con

un procesamiento básico que es diferente tanto para la información espacial como para la

información temporal. Este último paso se llevó a cabo con el fin de tratar de garantizar

que la información empleada en el estudio represente adecuadamente los parámetros

hidrológicos de la cuenca. Lo que se pretende es obtener información representativa,

poco sesgada y homogénea.

Información Espacial

El estudio se realiza sobre el municipio de La Dorada, por lo que se recolectó información

concerniente a la zona entre la cual se destaca, planimetría y altimetría de la región de

estudio, mapa de suelos, usos y cobertura, que derivaron en la siguiente información

espacial:

Mapa de red de drenajes (fuente levantamiento propio)

Mapa de curvas de nivel (fuente levantamiento propio)

Mapa de vías (fuente IGAC Corpocaldas)

Mapa de suelos (fuente IGAC Corpocaldas

Mapa de cobertura vegetal (fuente IGAC Corpocaldas)

El Modelo de Elevación Digital del Terreno se generó a partir de la información topográfica.

Información Temporal

Se refiere a la información de las series temporales que muestran el comportamiento de

las variables hidroclimatológicas en la zona de estudio a través del tiempo; se utilizó la

información de caudales recopilada en la fase uno del proyecto. La Tabla 3, muestra los

registros utilizados en el presente estudio hidrológico y con su ubicación espacial.



48

Tabla 3 Estaciones hidrológicas ubicadas en el área de influencia, para la zona de estudio.

CODIGO NOMBRE LONGITUD LATITUD X Y Años de Registro

21137010 PURIFICACIÓN -74.95 3.85 1236744.589 917464.9077 50

23037010 PTO SALGAR -74.67 5.47 1267256.514 1096849.761 63

21237010 NARIÑO -74.85 4.38 1247696.094 976145.6768 33

21237030 GIRARDOT N2 -74.82 4.28 1251061.657 965088.9008 18

21237020 ARRANCAPLUMAS -74.72 5.18 1261833.557 1064731.102 67

21137050 ANGOSTURA -75.12 3.45 1217946.396 873161.7034 36

Fuente: Propia.

La norma climática para información hidrológica estadísticamente valida, necesita una longitud de registro de 30 años o superior por lo que de entrada se descarta la estación Girardot por su corto periodo de mediciones de caudal.

Procesamiento y generación de información cartográfica

La generación de ciertos parámetros que son necesarios para la modelación hidrológica,

parte de la generación de un Modelo de Elevación Digital del Terreno - MED, a partir del

cual se obtienen los siguientes mapas mediante el SIG:

El mapa de pendientes

El mapa de direcciones de flujos

El mapa de áreas acumuladas

El mapa de áreas acumuladas

El mapa de longitudes de Flujo

El mapa de relieve sombreado

En las Figuras 9 a 14 se observan los mapas respectivos a cada temática.



49

Figura 9. Localización Estaciones de caudal, zona de estudio. (Fuente Propia)



50

Figura 10. Modelo de Elevación digital del terreno DEM, zona de estudio. (Fuente Propia)



51

Figura 11. Direcciones de flujo, zona de estudio. (Fuente Propia)



52

Figura 12. Áreas Acumuladas zona de estudio, zona de estudio. (Fuente Propia)



53

Figura 13. Pendientes en porcentaje, zona de estudio. (Fuente Propia)



54

Figura 14. Relieve sombreado, zona de estudio. (Fuente Propia)



55

Análisis de calidad y homogeneidad de las series hidrometeorológicas del

río Magdalena.

Se realiza el análisis de información de las series de caudal de las 5 estaciones de

medición de caudal sobre el cauce del río Magdalena hasta alcanzar el municipio de La

Dorada Caldas.

Con las series diarias de caudal, se construyen las series de máximos diarios anuales

registrados en cada una de las estaciones y a estas se les realizan las pruebas de

estabilidad y homogeneidad a partir de un análisis exploratorio que comprende:

Gráficas de Serie de Tiempo

Gráficas de Masa Simple

Gráficas de Masa Residual

Gráficas de Doble Masa

Diagramas de Puntos

Histograma

Gráfica de Tallo y Hoja

Gráficas Box

Gráficas S-S

Gráficas Q-Q


De la figura 15 a 24 se presenta el análisis exploratorio hecho a las series de medición de

caudal.

Figura 15. Gráficas de Serie de Tiempo. (Fuente Propia)



56

Figura 16. Gráficas de Masa Simple. (Fuente Propia)

Figura 17. Gráficas de Masa Residual. (Fuente Propia)



57

Figura 18. Gráficas de doble Masa. (Fuente Propia)



58

Figura 19. Gráficas de Masa Residual. (Fuente Minitab)

Tallo y hoja de Pto Salgar N = 32

Unidad de hoja = 100

1 2 7

11 3 0012223344

(8) 3 55677889

13 4 2233444

6 4 6678

2 5

2 5 78

Tallo y hoja de Nariño N = 33

Unidad de hoja = 100

3 2 044

13 2 5556678899

(11) 3 00111223444

9 3 5889

5 4 144

2 4 7

1 5 2

Figura 20. Gráfica de Tallo y Hoja. (Fuente Minitab)



59

Figura 21. Gráfica de Histogramas. (Fuente Minitab)

5600480040003200

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Pto Salgar

Fre

cu

en

cia

Histograma de Pto Salgar

450040003500300025002000

7

6

5

4

3

2

1

0

Arrancaplumas

Fre

cu

en

cia

Histograma de Arrancaplumas

42003600300024001800

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Purificación

Fre

cu

en

cia

Histograma de Purificación

28002400200016001200

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Angosturas

Fre

cu

en

cia

Histograma de Angosturas

4800400032002400

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

Nariño

Fre

cu

en

cia

Histograma de Nariño



60

Figura 22. Gráficas Box. (Fuente Minitab)

Figura 23. Gráficas S-S. (Fuente Infostat)

AngosturasPurificaciónNariñoArrancaplumasPto Salgar

6000

5000

4000

3000

2000

1000

Da

tos

Gráfica de caja de Pto Salgar, Arrancapluma, Nariño, Purificación, ...

Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil Versión Estudiantil



















Nariño Purif icación Angosturas

Arrancaplumas

2641.80 3489.90 4338.00 5186.10 6034.20

Pto Salgar

1157.05

2229.89

3302.72

4375.56

5448.40

Nariño Purif icación Angosturas

Arrancaplumas



61

Figura 24. Gráficas Q-Q. (Fuente Infostat)

Figura 25. Series Suavizadas. (Fuente Infostat)




















981.24 2205.93 3430.62 4655.31 5880.00

Cuantiles de una Normal

981.24

2205.93

3430.62

4655.31

5880.00C

ua

ntile

s o

bse

rva

do

sn= 32 r= 0.967 (Pto Salgar)

n= 33 r= 0.992 (Arrancaplumas)

n= 33 r= 0.969 (Nariño)

n= 33 r= 0.952 (Purif icación)

n= 33 r= 0.993 (Angosturas)




















Pto Salgar Pto Salgar_Predichos

Arrancaplumas Arrancaplumas_Predichos

Nariño Nariño_Predichos

Purif icación Purif icación_Predichos

Angosturas Angosturas_Predichos

-1 8 17 26 35

Caso

1157.05

2376.34

3595.63

4814.91

6034.20

LOWESS

Pto Salgar Pto Salgar_Predichos

Arrancaplumas Arrancaplumas_Predichos

Nariño Nariño_Predichos

Purif icación Purif icación_Predichos

Angosturas Angosturas_Predichos



62

Estadística descriptiva de las series hidrometeorológicas del río Magdalena.

Recordando que la Estadística descriptiva registra los datos en tablas y los representa en

gráficos. Calcula los parámetros estadísticos (medidas de centralización y de dispersión),

que describen el conjunto estudiado. A continuación se presenta los gráficos con las

estadísticas descriptivas de cada una de las estaciones de análisis.

Figura 26. Estadística descriptiva estación Puerto Salgar. (Fuente Minitab)

5600480040003200

Mediana

Media

42004000380036003400

1er cuartil 3341.5

Mediana 3783.5

3er cuartil 4411.5

Máximo 5880.0

3673.1 4213.9

3443.9 4332.0

601.2 996.9

A -cuadrado 0.63

V alor P 0.092

Media 3943.5

Desv .Est. 749.9

V arianza 562282.8

Sesgo 0.845799

Kurtosis 0.543133

N 32

Mínimo 2796.0

Prueba de normalidad de A nderson-Darling

Interv alo de confianza de 95% para la media

Interv alo de confianza de 95% para la mediana

Interv alo de confianza de 95% para la desv iación estándarIntervalos de confianza de 95%

Resumen para Pto Salgar



63

Figura 27. Estadística descriptiva estación Arrancaplumas. (Fuente Minitab)

Figura 28. Estadística descriptiva estación Nariño. (Fuente Minitab)

450040003500300025002000

Mediana

Media

36003450330031503000

1er cuartil 2986.5

Mediana 3396.0

3er cuartil 3731.5

Máximo 4410.0

3159.6 3556.5

3047.5 3535.0

450.1 740.3

A -cuadrado 0.22

V alor P 0.830

Media 3358.1

Desv .Est. 559.7

V arianza 313232.5

Sesgo 0.020321

Kurtosis -0.213694

N 33

Mínimo 2038.0





Resumen para Arrancaplumas

4800400032002400

Mediana

Media

3600340032003000

1er cuartil 2721.0

Mediana 3143.0

3er cuartil 3660.5

Máximo 5286.0

3015.0 3526.4

2881.4 3432.5

579.9 953.9

A -cuadrado 0.67

V alor P 0.071

Media 3270.7

Desv .Est. 721.2

V arianza 520073.0

Sesgo 0.925730

Kurtosis 0.767134

N 33

Mínimo 2038.0





Resumen para Nariño



64

Figura 29. Estadística descriptiva estación Purificación. (Fuente Minitab)

Figura 30. Estadística descriptiva estación Angosturas. (Fuente Minitab)

42003600300024001800

Mediana

Media

2600240022002000

1er cuartil 1788.0

Mediana 2053.0

3er cuartil 2689.5

Máximo 4135.0

2073.1 2522.0

1906.8 2430.6

509.1 837.4

A -cuadrado 0.93

V alor P 0.016

Media 2297.5

Desv .Est. 633.1

V arianza 400775.8

Sesgo 1.10560

Kurtosis 0.95209

N 33

Mínimo 1555.0





Resumen para Purificación

28002400200016001200

Mediana

Media

21002000190018001700

1er cuartil 1664.5

Mediana 1885.0

3er cuartil 2179.0

Máximo 2815.0

1788.4 2052.7

1720.9 2130.5

299.8 493.0

A -cuadrado 0.18

V alor P 0.900

Media 1920.6

Desv .Est. 372.7

V arianza 138942.4

Sesgo 0.143913

Kurtosis -0.267684

N 33

Mínimo 1236.0





Resumen para Angosturas



65

El análisis de homogeneidad y estadística descriptiva muestran que la estación de

purificación no tiene un comportamiento homogéneo a lo largo de su registro con altas

dispersiones en la media y la varianza así como desequilibrios temporales con respecto a

las otras estaciones de análisis.

Otra conclusión importante que deja el análisis de homogeneidad es que no se evidencia

en la curvas de masa residual desequilibrios climáticos en los últimos 40 años en el río

Magdalena y que los niveles y caudales de crecientes no se han visto alterados por

fenómenos recientes de cambio climático y/o otros factores de desequilibrio que hicieren

que estos se modificasen en la última década como se presumían intuitivamente.

Modelo hidrológico Estocástico por funciones de distribución extrema en el

cauce del río Magdalena.

Después de realizar la recopilación y análisis de información espacio temporal se adopta

como modelo hidrológico para la determinación de caudales máximos de crecientes la

hidrología estocástica, aplicando múltiples funciones de distribución extrema; que

permitan reducir incertidumbres y estimar los niveles de inundación de la manera más

acertada posible.

Una vez verificadas la homogeneidad y calidad de la información hidrometereológica, se

realiza el ajuste teórico a las diferentes funciones de distribución de probabilidades; para

ello se empleó el programa AFINS (Análisis de Frecuencia de Series Temporales)

desarrollado en la Universidad Politécnica de Valencia, España y disponible de forma

gratuita en Internet; con ayuda de este programa se definió el mejor ajuste para cada

serie de datos de cada estación. La definición del mejor ajuste de distribución de

probabilidades se hizo con base en la comparación grafica de las ecuaciones y el índice

verisimilitud escogiendo las funciones que mejor se ajustaban mejor a cada serie de datos

de caudal máximo de cada estación. Las funciones de probabilidad que se aplicaron

fueron:

Gumbel

TCEV

GEV

Log Gumbel

Log-Normal

Exponencial

Pareto

SQRT-ETmax

Los resultados de las funciones de ajuste para cada estación de análisis se pueden

observar en las figuras 30 a 33.



66

Figura 30. Ajuste de funciones de distribución extrema estación Puerto Salgar “Gumbel, TCEV,

GEV, Log Gumbel, Log-Normal, Exponencial, Pareto, SQRT-ETmax”. (Fuente Afins)



67

Figura 31. Ajuste de funciones de distribución extrema estación Arrancaplumas “Gumbel, TCEV,

GEV, Log Gumbel, Log-Normal, Exponencial, Pareto, SQRT-ETmax”. (Fuente Afins)



68

Figura 32. Ajuste de funciones de distribución extrema estación Nariño “Gumbel, TCEV, GEV, Log

Gumbel, Log-Normal, Exponencial, Pareto, SQRT-ETmax”. (Fuente Afins)



69

Figura 33. Ajuste de funciones de distribución extrema estación Angosturas “Gumbel, TCEV, GEV,

Log Gumbel, Log-Normal, Exponencial, Pareto, SQRT-ETmax”. (Fuente Afins)



70

De cada estación se escogió las funciones de mejor ajuste y se calcularon para diferentes

periodos de retorno los caudales de crecientes en cada sitio de análisis. Las tablas 4 a 7

muestran los resultados para cada estación de aforo de caudal sobre el río Magdalena.

Tabla 4 Caudales de creciente para diferentes periodos de retorno, Estación Puerto Salgar.

Puerto Salgar Caudal (m3/s) Tr (años)

Método Tr 5 Tr 15 Tr 30 Tr 50 Tr 100 Tr 500 Tr 1000 Tr 5000 Tr 10000

Gumbel 4638.78 5081.08 5639.93 6054.52 6466.05 7417.03 7825.87 8774.78 9183.17

GEV 4618.39 4951.20 5315.23 5549.75 5756.35 6149.47 6287.98 6552.89 6646.36

Log Normal 2 4604.10 4941.20 5327.93 5593.70 5844.06 6385.70 6606.97 7102.10 7309.13

Media Geométrica 4620.40 4990.76 5425.65 5728.19 6014.05 6628.65 6876.20 7419.11 7640.95

Media Armónica 4620.38 4990.35 5423.62 5723.81 6006.14 6607.34 6846.65 7364.30 7572.54

Promedio 4620.42 4991.16 5427.70 5732.66 6022.15 6650.73 6906.94 7476.59 7712.89

Cuartil 95 4638.78 5081.08 5639.93 6054.52 6466.05 7417.03 7825.87 8774.78 9183.17

Cuartil 75 4628.59 5016.14 5483.93 5824.11 6155.06 6901.37 7216.42 7938.44 8246.15

Fuente: Propia

Tabla 5 Caudales de creciente para diferentes periodos de retorno.

Arrancaplumas Caudal (m3/s) Tr (años)


Gumbel 3934.54 4306.38 4776.21 5124.75 5470.72 6270.21 6613.92 7411.67 7755.01

TCEV 3965.37 4351.41 4838.75 5200.95 5557.46 6374.40 6713.36 7490.18 7774.68

SQRT - ET max 3955.06 4384.60 4957.07 5403.13 5863.82 6996.59 7512.76 8778.16 9351.71


Media Armónica 3951.62 4347.23 4856.19 5240.34 5625.70 6531.84 6924.25 7846.22 8230.37

Promedio 3951.66 4347.46 4857.34 5242.94 5630.67 6547.07 6946.68 7893.34 8293.80

Cuartil 95 3965.37 4384.60 4957.07 5403.13 5863.82 6996.59 7512.76 8778.16 9351.71

Cuartil 75 3960.22 4368.01 4897.91 5302.04 5710.64 6685.50 7113.06 8134.17 8563.20

Fuente: Propia



71


Nariño Caudal (m3/s) Tr (años)


Gumbel 3790.44 4212.16 4745.01 5140.31 5532.69 6439.43 6829.24 7734.00 8123.40

GEV 3786.05 4200.27 4719.97 5102.88 5480.75 6345.65 6713.93 7560.58 7921.50

Pareto 3 3772.66 4222.58 4741.83 5084.46 5389.16 5972.84 6179.19 6574.48 6714.23


Media Armónica 3783.03 4211.65 4735.58 5109.11 5466.89 6246.02 6561.58 7252.20 7532.44

Promedio 3783.05 4211.67 4735.60 5109.22 5467.53 6252.64 6574.12 7289.69 7586.38

Cuartil 95 3790.44 4222.58 4745.01 5140.31 5532.69 6439.43 6829.24 7734.00 8123.40

Cuartil 75 3788.25 4217.37 4743.42 5121.60 5506.72 6392.54 6771.59 7647.29 8022.45

Fuente: Propia


Angosturas Caudal (m3/s) Tr (años)


Gumbel 2264.42 2524.31 2852.69 3096.29 3338.10 3896.89 4137.12 4694.69 4934.66

GEV 2264.76 2449.86 2644.81 2765.79 2869.07 3055.95 3118.37 3231.92 3269.90

Log Normal 2 2257.11 2468.58 2715.96 2888.80 3053.64 3416.68 3567.42 3909.59 4054.59

SQRT - ET max 2246.46 2535.99 2925.10 3230.49 3547.67 4333.92 4694.73 5584.79 5990.44


Media Armónica 2258.16 2494.16 2780.27 2984.53 3180.99 3612.50 3788.91 4178.60 4338.23

Promedio 2258.19 2494.69 2784.64 2995.34 3202.12 3675.86 3879.41 4355.25 4562.40

Cuartil 95 2264.76 2535.99 2925.10 3230.49 3547.67 4333.92 4694.73 5584.79 5990.44

Cuartil 75 2264.51 2527.23 2870.79 3129.84 3390.49 4006.15 4276.52 4917.22 5198.61

Fuente: Propia

La zona de estudio para la modelación hidrológica está definida por los 13 kilómetros de

río Magdalena que cruzan el perímetro urbano del municipio de La Dorada Caldas; los

caudales del estudio hidrológico están definidos sobre sitios puntuales sobre el río que no

corresponden al inicio o final del tramo a modelar, por lo que se requiere inferir dichos

caudales en función de las características geomorfológicas de la cuenca trazando las

curvas de rendimiento de caudal que relacionan el área aferente de con el caudal para los

diferentes periodos de retorno, según lo expuesto en el marco conceptual del presente

informe.



72

Para ello se hace uso del mapa de áreas acumuladas combinado con el mapa de

ubicación de las estaciones para determinar el área aferente hasta cada sitio de

monitoreo de caudal, para trazar de esta manera las curvas área caudal para los

diferentes periodos de retorno en la cuenca del río Magdalena. La tabla 8 muestra los

valores de área aferente y caudal de las distintas estaciones de análisis.

Tabla 8. Áreas aferentes y Caudales para diferentes periodos de retorno (Q m3/s y Tr años).

ESTACIÓN Área Q Tr 5 Q Tr 15 Q Tr 30 Q Tr 50 Q Tr 100 Q Tr 500

ANGOSTURAS 22347 2258 2494 2784 2995 3202 3675

NARIÑO 48016 3783 4211 4735 5109 5467 6252

ARRANCAPLUMAS 54307 3951 4347 4857 5242 5630 6547

PTO SALGAR 56511 4620 4991 5427 5732 6022 6650

Fuente: Propia

Con los datos de la tabla 8 se trazan las curvas de caudal-área aferente y se ajustan a

una función potencial que determina la ecuación de rendimiento de caudales en función

del área aferente para los diferentes periodos de retorno. La figura 33 muestra los gráficos

para los diferentes tiempos de retorno.

El área de las cuencas se relaciona en forma inversa con la relación entre caudales

extremos: mínimos/máximos. El área de la cuenca A, se relaciona con la media de los

caudales máximos, Q, así:

Q = C An

C y n son constantes. Al graficar esta relación en papel doblemente logarítmico se obtiene

una recta de pendiente n. Según Leopold (1964) n (factor de Leopold) varía entre 0.65 y

0.80; obsérvese en la graficas como el valor de n de las ecuaciones de ajuste para los

diferentes periodos de retorno siempre cumple con este rango reportado por Leopold.



73

Figura 34. Curva de rendimiento de caudal cuenca del río Magdalena (Fuente Propia)

Con las ecuaciones obtenidas se puede inferir el caudal de creciente para los diferentes

periodos de retorno, al inicio del tramo de estudio y cada kilómetro hasta cubrir los trece

en total de perímetro urbano del municipio de La Dorada Caldas; simplemente conociendo

el área aferente hasta cada sitio. La tabla 9 muestra los valores de caudal a lo largo del

tramo a modelar del río Magdalena.



74

Tabla 9. Caudales creciente para modelo hidráulico del río Magdalena (Q m3/s y Tr años).

ABS Q Tr5 Q Tr15 Q Tr30 Q Tr50 Q Tr100 Q r500

10000 4307.57 4719.78 5229.85 5596.10 5954.26 6759.70

8999.968 4308.71 4721.01 5231.19 5597.51 5955.75 6761.36

8000 4308.92 4721.24 5231.44 5597.78 5956.03 6761.67

7001.124 4309.31 4721.65 5231.90 5598.26 5956.53 6762.23

6000 4309.63 4722.01 5232.28 5598.67 5956.96 6762.71

4900.018 4309.86 4722.26 5232.55 5598.95 5957.27 6763.05

4085.946 4309.96 4722.36 5232.67 5599.07 5957.40 6763.19

3000 4310.10 4722.50 5232.83 5599.24 5957.57 6763.38

2000 4310.29 4722.71 5233.05 5599.48 5957.83 6763.66

1000 4311.08 4723.57 5233.98 5600.47 5958.86 6764.82

100 4311.20 4723.69 5234.12 5600.61 5959.02 6764.99

Fuente: Propia

Finalmente se presenta dentro del estudio hidrológico un análisis básico de caudales

medios y mínimos mensuales y multianuales de la estación de Puerto Salgar para que se

integre a posterior estudios y diseños de infraestructura en el municipio de La Dorada

Caldas. La tabla 10 y 11 muestran el análisis realizado

Tabla 10. Análisis básico de caudales medios mensuales y multianuales de la estación de Puerto

Salgar

Variable n Media D.E. Var(n-1) Var(n) E.E. CV Mín Máx Mediana

Promedio de enero 64 1155.03 436.16 190234.88 187262.46 54.52 37.76 465.42 2554.23 1045.87

Promedio de febrero 64 1212.98 623.79 389110.20 383030.36 77.97 51.43 449.50 3318.14 1059.48

Promedio de marzo 64 1350.66 557.42 310711.83 305856.95 69.68 41.27 394.39 2632.19 1255.13

Promedio de abril 63 1824.35 564.52 318679.21 313620.81 71.12 30.94 666.90 3263.63 1872.67

Promedio de mayo 63 2104.23 632.99 400672.80 394312.92 79.75 30.08 886.97 4306.39 2099.68

Promedio de junio 63 1841.76 570.23 325157.01 319995.79 71.84 30.96 809.00 3912.87 1754.33

Promedio de julio 63 1627.95 462.89 214263.91 210862.90 58.32 28.43 925.68 2776.45 1551.06

Promedio de agosto 63 1341.54 374.44 140204.38 137978.91 47.17 27.91 549.71 2534.97 1266.77

Promedio de septiembre 63 1182.80 349.83 122382.31 120439.73 44.07 29.58 647.13 2000.17 1124.43

Promedio de octubre 63 1649.59 589.39 347381.81 341867.81 74.26 35.73 654.48 3182.45 1587.65

Promedio de noviembre 63 2083.16 643.10 413582.79 407017.98 81.02 30.87 821.97 3372.47 2009.80

Promedio de diciembre 63 1665.73 579.73 336089.99 330755.23 73.04 34.80 605.48 3224.81 1510.19

Promedio año 64 1586.51 380.05 144437.55 142180.71 47.51 23.95 893.72 2634.73 1526.89

Fuente: Propia



75

Tabla 11. Análisis básico de caudales mínimos mensuales y multianuales de la estación de Puerto

Salgar

Variable n Media D.E. Var(n-1) Var(n) E.E. CV Mín Máx Mediana

Mín. de enero 64 777.2 271.9 73918.0 72763.0 34.0 35.0 330.0 1755.0 728.0

Mín. de febrero 64 792.0 367.3 134944.5 132836.0 45.9 46.4 253.0 1943.0 693.0

Mín. de marzo 64 847.8 374.2 140041.9 137853.7 46.8 44.1 173.0 2078.0 741.3

Mín. de abril 63 1059.5 389.1 151410.0 149006.6 49.0 36.7 330.0 2083.0 1000.0

Mín. de mayo 63 1305.0 438.2 192060.7 189012.2 55.2 33.6 493.0 2755.0 1339.0

Mín. de junio 63 1250.2 442.5 195794.4 192686.5 55.7 35.4 600.0 3205.0 1216.0

Mín. de julio 63 1089.8 354.4 125579.1 123585.8 44.6 32.5 493.0 2025.0 1064.0

Mín. de agosto 63 933.2 301.6 90948.9 89505.3 38.0 32.3 377.0 2010.0 850.0

Mín. de septiembre 63 841.3 265.4 70448.9 69330.7 33.4 31.5 350.0 1387.0 780.0

Mín. de octubre 63 986.4 349.5 122182.3 120242.9 44.0 35.4 440.0 2083.0 926.0

Mín. de noviembre 63 1298.0 454.6 206633.5 203353.6 57.3 35.0 500.0 2378.0 1220.0

Mín. de diciembre 63 1024.8 396.1 156896.2 154405.8 49.9 38.7 340.0 2083.0 913.0

mínimo año 64 616.1 218.2 47615.1 46871.1 27.3 35.4 173.0 1370.0 566.0

Fuente: Propia

Levantamiento topográfico y batimétrico

El planteamiento de la metodología para el levantamiento de campo con la cual se obtiene

el MDT (modelo digital del terreno), dio origen a dos grupos de trabajo divididos de la

siguiente manera:

Georeferenciación y batimetría

En este grupo se levantó y se analizó toda la información referente al posicionamiento

espacial del proyecto y el levantamiento del lecho del cauce con equipos de alta precisión.

Iniciando con la Georeferenciación de la zona de estudio utilizando el grupo técnico y los

equipos del IDEAM los cuales suministraron un sistema de GPS con precisión milimétrica,

los cuales operan con la metodología doble base, utilizando como punto de inicio las

placas del IGAC cercanas al municipio de la Dorada, y como punto de destino y amarre

principal del proyecto la placa denominada NP B118ANW1 localizada en el parque

principal en la plazoleta central, como se puede apreciar en la Figura 38., además de otros

puntos de control como el delta 3 localizado también en el parque principal y el PC3

IDEAM localizado en el punto de monitoreo oficial del IDEAM en multipuertos del

municipio de Puerto Salgar. Esta información fue procesada por el equipo técnico del

IDEAM y posteriormente fue suministrada de manera oficial a la corporación para dar

inicio al segundo grupo de trabajo.



76

Figura 34. Punto de inicio placa IGAC y placa en el Parque de las Iguanas NP B118ANW1 (Fuente

Propia).

Una vez se realizaron las actividades de Georeferenciación se iniciaron las actividades

correspondientes al levantamiento batimétrico de río Magdalena en la zona de estudio,

para esta actividad el grupo técnico del IDEAM fue fundamental, ya que proporcionaron el

equipo de medición de alta precisión denominado ecosonda multiparamétrica, la cual

describe la posición de cualquier punto del lecho del río, además de variables como

caudales y velocidades del cauce entre otras muchas variables las cuales el equipo puede

medir simultáneamente, para ejecutar esta actividad fue necesario contar no sólo con el

grupo técnico del IDEAM sino también con un grupo de navegación, el cual está

conformado por un guía de la zona que conociera el río, equipo de navegación que

permitiera garantizar la navegación bajo la especificación del equipo de monitoreo, y un



77

operador de equipo de navegación que garantizara la maniobrabilidad y las velocidades

del equipo.

Figura 35. Ecosonda multiparamétrica y equipo de navegación operando (Fuente Propia).

Levantamiento topográfico de la superficie

Este grupo de trabajo tenía la función de generar una descripción detallada de todas las

superficies contiguas a la lámina de agua, las cuales podrían estar afectadas por los

diferentes eventos extremos ocurridos en la zona o los que ya han sido afectados, para

esta actividad fue necesario contar con el grupo técnico de Corpocaldas, que contaba con

una comisión topográfica completa, y un contratista externo que aportó dos comisiones



78

más, para un total de 3 comisiones en campo que tendrían como punto de arranque y de

amarre el NP B118ANW1 localizado en el Parque de las Iguanas, este grupo contaba con

equipos topográficos de alta precisión denominados estación total con precisión

milimétrica.

Los criterios para el levantamiento de la información fueron la técnica de nube de puntos,

complementado con los accidentes naturales de terreno que me indicaras los cambios

importantes en la superficie, esta información fue procesada diariamente debido a la

cantidad de información recolectada diariamente por parte del grupo de expertos los

cuales coordinaban y generaban recomendaciones constantemente para garantizar el

éxito de la información. El resumen general de la información obtenida en campo se

describe a continuación en la Tabla 12

Tabla 12 número de puntos utilizadas para el MDT

ACTIVIDAD NÚMERO DE

PUNTOS

BATIMETRÍA 68633

SUPERFICIE 14919

(Fuente Propia).

Finalmente el modelo fue alimentado con esta nube de puntos así como también las

líneas descriptivas que representaban los cambios de dirección así como también los

elementos en planta que condicionaban la geometría de la superficie, también fue

necesario la incorporación de las fronteras del modelo utilizando el modelo DEM de

Colombia producido por la nasa el cual es de libre uso y que tiene un tamaño de celda de

30 mts.

Todas las actividades descritas anteriormente fueron coordinadas, evaluadas, analizadas,

procesadas e integradas por el grupo de trabajo que realizó este estudio.



79

Figura 36. Diferentes etapas del procesamiento he integración de la información de campo (nube

de puntos – MDT – M3D) (Fuente Propia).



80

Figura 37. Diferentes etapas del procesamiento e integración de la información de campo (nube

de puntos – MDT – M3D) (Fuente Propia).

Estudio Hidráulico

Los criterios de diseño hidráulico son los que permiten determinar las metodologías más

adecuadas según la información disponible, el objeto del estudio y los resultados

esperados. Se deben definir criterios hidráulicos, que se basan en la experiencia, en el

riesgo y el costo asociado al proyecto, en las propuestas técnicas de otros autores que se

citan, en la normativa vigente aplicable a los diseños de obras hidráulicas, y en la

experiencia en proyectos similares; factores que permiten determinar las metodologías

más adecuadas según la información disponible, el objeto del estudio y los resultados

esperados.



81

Selección de los periodos de retorno

La selección de los periodos de retorno se hace según los objetivos del estudio, de

acuerdo con las características de la zona, el nivel de riesgo que se desea asumir y la

utilidad de los resultados. Los periodos de retorno a modelar están acorde al marco

conceptual recogiendo los caudales que se citan en la resolución 561 para definir el cauce

natural y el retiro hidrológico correspondientes a 15 y 100 años de periodo de retorno; de

igual manera se modelan los caudales de 50 años y 500ños. Estos altos periodos de

retorno se deben a la incertidumbre de los datos espacio temporales disponibles en la

zona de estudio.

Los resultados del estudio hidrológico son incluidos para que el modelo HEC-RAS calcule

diferentes perfiles de flujo, correspondientes a los periodos de retorno de 15, 30, 100 y

500 años, calculados de acuerdo al promedio de las diferentes ecuaciones utilizadas en la

estimación del caudal.

Los coeficientes de expansión y contracción hidráulica empleados en el estudio

corresponden a los propuestos por el modelo HEC-RAS, que son 0.1 y 0.3,

respectivamente.

La modelación hidráulica de las corrientes del río Magdalena, se realiza con el modelo

HEC-RAS descrito en el marco teórico del presente informe, previa revisión de que se

tiene la siguiente información:

La información que se requiere para realizar este tipo de estudios es la siguiente:

- Caudales de diseño, que son los resultados del estudio hidrológico realizado.

- Topografía detallada de la zona.

Una vez se dispone de esta información es posible proceder con el estudio hidráulico, que

determina las zonas o manchas de inundación.

Estimación del coeficiente de rugosidad

El coeficiente de rugosidad es uno de los datos de más relevancia en la modelación

hidráulica de una corriente, su correcta estimación evita errores gruesos en los niveles y

márgenes de inundación sobre las riveras del cauce, pues es un factor que tiene una

relación inversa con la velocidad del río condicionando la misma y su comportamiento.

Para el caso de las corrientes de la zona de estudio se utiliza el método fotográfico para

su estimación que corresponde a la comparación de fotografías y de esta manera se

asigna un valor de n a la corriente. El valor del coeficiente de rugosidad de las riveras del

cauce se asigna en función de las tablas descrita en el marco conceptual.



82

Análisis previo con SIG en HEC-GeoRAS

El análisis previo con SIG en HEC-GeoRAS, consiste en definir la geometría del cauce eje

del río Magdalena, riveras o bancas del cauce, estructuras hidráulicas presentes (puentes,

diques, espigones, box coulvert, entre otros), áreas inefectivas y dirección de flujo.

Para definir la geometría del cauce se crea desde SIG un modelo digital del terreno a

partir de la curvas de nivel, triangulando e interpolando las diferentes alturas de terreno y

creando un modelo 3D del mismo, tal y como se observa en la Figura 38.

Partiendo del modelo en tres dimensiones y las fotografías aéreas se trazan en el sentido

del flujo del cauce presente en la zona de estudio con sus respectivas bancas o riveras

que delimitan la zona de lecho de cauce y riveras con vegetación u otro material de

cobertura en la zona de cauce. La Figura 39 muestra los cauces y bancas.

Las líneas de los cauces y riveras se convierten en modelos 3D para extraer de ellos las

diferentes alturas en el terreno y encontrar las pendientes presentes en el tramo

estudiado.

Una vez dibujado el cauce y las riveras se introduce al modelo secciones transversales,

las cuales han sido estimadas de acuerdo con la información obtenida mediante la

topografía de detalle de la zona de estudio. El criterio para la distancia entre secciones se

buscó de tal forma que no excediera diez veces el ancho del río, en las zonas donde se

excede esta distancia es porque corresponde a zonas rectas cuya sección transversal no

presenta una variación importante entre secciones, pero en general la distancia entre

secciones es similar y uniforme. En la Figura 40 se muestran las secciones transversales

utilizadas en el modelo, las cuales fueron obtenidas de un estudio topográfico realizado

para la zona.



83

Figura 38. Modelo de elevación digital del Terreno TIN en 3D de la zona de estudio. (Fuente:

Propia)



84

Figura 39. Cauce y bancas de la zona de estudio. (Fuente: Propia)



85

Figura 40. Secciones transversales empleadas en la zona de estudio. (Fuente: propia)



86

Una vez definida completamente la geometría desde SIG se exporta el archivo RAS-

GISGeometry al modelo HEC-RAS donde se realiza el cálculo hidráulico sobre los cauces

de la zona de estudio.

Modelado en HEC-RAS

El modelo HEC-RAS fue descrito ampliamente en el marco teórico, por lo que sólo se

recordarán y esbozarán algunos puntos específicos de gran importancia para la

modelación.

Principalmente el HEC-RAS se compone módulos, donde se introducen las diferentes

variables de un modelo hidráulico; para el caso particular de las cuencas de estudio se

introducen datos en los módulos de geometría, los caudales resultados del estudio

hidrológico realizado en la zona de estudio y las condiciones iniciales o de borde del

tramo de cauce estudiado.

Condiciones iniciales o de borde

Las condiciones iniciales se refieren a las condiciones necesarias para que los cálculos de

los perfiles de flujo se realicen de forma adecuada. En el caso de los perfiles mixtos se

considera que el flujo está en condiciones normales, tanto para la sección aguas abajo, en

el caso del perfil de flujo subcrítico, como para la sección aguas arriba, en el caso del

perfil supercrítico. El modelo HEC-RAS necesita la pendiente del cauce para la estimación

de la condición de flujo inicial, en este estudio se ha supuesto como condición el flujo

crítico, por lo que el modelo asume las pendientes, generando así la situación más

desfavorable.

El modelo HEC-RAS permite realizar una ejecución de los perfiles de flujo mixto, que

incluye y combina los resultados del perfil supercrítico y del perfil subcrítico, condición

natural de los cauces.

El modelo hidráulico requiere adicionalmente de unas condiciones de borde y de

condiciones iniciales, ya que se trata de un esquema de solución por diferencias finitas.

Calibración del modelo

El modelo HEC-RAS debe sufrir un proceso de calibración de dos puntos críticos del

modelo, el primero es el coeficiente de rugosidad de Manning inferido como ya se

mencionó de métodos fotográficos y tablas que tienen asociadas muchas incertidumbres

que derivan en errores directos en la estimación de la velocidad y por ende en los niveles

de inundación.



87

El segundo aspecto de calibración, tiene que ver con que los modelos hidráulicos tienen

formulaciones válidas para condiciones de flujo permanente uniforme donde las líneas de

corriente y gradiente de energía para los diferentes periodos de retorno son paralelas y no

se cruzan entre sí; cuando las secciones transversales están trazadas a distancias muy

amplias y/o son geométricamente muy diferentes deja de ser válido esta hipótesis de flujo

permanente uniforme.

El proceso de calibración consiste en adicionar secciones hasta que los perfiles de flujo y

energía sean paralelos y se comporten los más similar posible a un régimen permanente

de flujo Tal y como se muestra en la Figura 41.

Los números de Manning se calibran conociendo los valores de caudal y velocidad

medidos en el cauce durante la captura de la batimetría, se modelada con el caudal

registrado en el día especifico variando el valor de la rugosidad de Mannig hasta que las

velocidades simuladas sean cercanas o iguales a las medidas en campo.

Figura 41. Proceso de calibración modelo hidráulico, en la zona de estudio. (Fuente: propia.)

Caudales modelados

Los caudales para los cuales se modelaron los cauces de la zona de estudio, son los

caudales resultados del estudio hidrológico para periodos de retorno de 15, 30, 100 y 500

años; e estimaron los caudales cada kilómetro de río modelado y se iban transitando por

la corriente hasta el final del mismo. La tabla 13 muestra los caudales modelados en la

zona de estudio.



88

Tabla 13 Caudales modelados en la zona de estudio

ABS Q Tr15 Q Tr30 Q Tr100 Q r500

10000 4719.78 5229.85 5954.26 6759.70

8999.968 4721.01 5231.19 5955.75 6761.36

8000 4721.24 5231.44 5956.03 6761.67

7001.124 4721.65 5231.90 5956.53 6762.23

6000 4722.01 5232.28 5956.96 6762.71

4900.018 4722.26 5232.55 5957.27 6763.05

4085.946 4722.36 5232.67 5957.40 6763.19

3000 4722.50 5232.83 5957.57 6763.38

2000 4722.71 5233.05 5957.83 6763.66

1000 4723.57 5233.98 5958.86 6764.82

100 4723.69 5234.12 5959.02 6764.99

Fuente: Propia

Los caudales son ingresados al modelo desde la primera sección para que el tramo de río

transporte el total de flujo en cada tramo modelado.

Datos geométricos del modelo

La geometría del cauce modelado es introducida al HEC-RAS con todos los elementos

considerados en el estudio y una vez dentro del HEC-RAS la geometría de la zona se

observa en la Figura 42.

Figura 42 Geometría modelada en el estudio hidráulico sobre la zona de estudio. (Fuente: Propia)

DORADA

10000

9694.698

9599.659

9400.885

9198.912

9099.851

8999.968

8900

8800

8700

8600.721

8500

8300

8091.7557700

7498.545

7300.717

7097.666596.842

6100 4299.391

3900

3800

3600

33003200

3000

2798.585

2600

2500

2400

2200

19001702.903

14001300

1100

900

799.9999699.9999

499.9999

200

RIO MAGDA LENA



89

Resultados del estudio hidráulico

A continuación se muestran los resultados del modelo HEC-RAS, los cuales deben ser

analizados con cuidado para cada período de retorno y para cada sección.

Perfil longitudinal del flujo

En la Figura 43, presenta el perfil de flujo estimado por el modelo para las condiciones

naturales. En general, los resultados que se observan son coherentes y representan las

condiciones naturales de las corrientes en el sector de estudio.

Figura 43. Perfil de flujo de las corrientes de la zona de estudio Tr=15, 30, 100 y 500 años; WS = Nivel del agua. (Fuente: propia)

El Perfil longitudinal del cauce muestra procesos activos de socavación del cauce en las

zonas del barrio Corea y la vuelta del conejo, siendo este último el más preocupante con

niveles de socavación activa en el último año con profundidades que alcanzan hasta 8

metros que pudieran llegar a romper el sitio denominado laguna de Coco causando su

vaciado o inundando súbitamente el municipio de Puerto Salgar.

En Figura 44. Se presenta el perfil de flujo estimado por el modelo en 3D.

0 2000 4000 6000 8000 10000150

155

160

165

170

175

180

185

Distancia de canal (m)

Ele

va

ció

n (

m)

Legend

WS Q Tr500

WS Q Tr100

WS Q Tr30

WS Q Tr15

Ground



90

Figura 44 Perfil en 3D.Perfil de flujo de la zona de estudio Tr=15,30, 100 y 500 años; WS = Nivel

del agua. (Fuente: Propia, resultados del Modelo HEC-RAS)

Secciones transversales

El modelo HEC-RAS suministra información para cada sección sobre los niveles de flujo

alcanzado, de la Figura 45 a la Figura 54 podemos observar los niveles de flujo que se

presentan en el sector de estudio.

10000

9599.659

9300.056

9099.851

8999.968

8900

8800 8700

8600.7218500

8300 8200

8091.755 7900 7700 7598.859

7498.5457398.936

7198.252 7001.124 6799.937 6596.8426400

6100 4299.3914085.946

3900

3800

3600

3300

3100

3000

2798.585

2600

2500

2400

2200

1900

1600

1400

1200

1000 900

699.9999

499.9999

200



91

Figura 45 Secciones transversales modelo HEC-RAS, utilizadas en el estudio hidráulico de la zona de

estudio. Tr=15,30, 100 y 500 años WS = Nivel del agua. (Fuente: Propia, resultados del Modelo HEC-RAS)



92





93





94





95





96





97





98





99





100





101

En documento adjunto en formato digital se presentan los resultados numéricos de la

simulación hidráulica de la zona de estudio, es importante mostrar las velocidades del

flujo en las diferentes secciones, ya que permiten apreciar el cambio de régimen y la

disminución de la elevación del agua medida que se avanza hacia aguas abajo. También

es importante resaltar las otras variables hidráulicas como velocidad, área de flujo, caudal

y número de Froude. Así mismo, el ancho máximo es un claro indicador de las zonas de

inundación que se presentan en el tramo de río Magdalena a su cruce por el casco urbano

del municipio de La Dorada Caldas.

El modelo hidráulico muestra zonas inundables que se presentan básicamente por reflujos

de los 48 descoles identificados a lo largo del tramo urbano, que confirman las

afirmaciones de los moradores que indican estarse inundando cuando el río aún no se ha

desbordado.

Análisis pos HEC-RAS con SIG en HEC-GeoRAS

Desde el HEC-RAS se exporta los datos a SIG y con la ayuda del HEC-GeoRAS, se

realiza todo el trabajo cartográfico de generación de manchas de inundación.

Manchas de inundación

De acuerdo con los resultados del modelo, podemos generar las manchas de inundación

para la situación actual y de diseño para cada periodo de retorno, obteniendo la elevación

del agua y el ancho de la superficie libre de la lámina de agua en cada sección.

Con esta información se trazan las manchas de inundación para los diferentes periodos

de retorno en SIG con la ayuda del HEC-GeoRAS. En la Figura 55 a 58 se observan las

manchas generadas del resultado de la modelación hidráulica de la zona de estudio.



102

Figura 55 Manchas de inundación de 15 años de periodo de retorno en la zona de estudio. (Fuente: Propia)




103





104

Las manchas de inundación para los diferentes periodos de retorno muestran que el retiro

hidrológico según la resolución 561 de 2012 queda confinado en el cauce en la mayor

parte del tramo urbano con tres puntos de ruptura el sector Corea (Tr500 años), sector

Bucamba (todos los periodos de retorno) y sector puerto hasta caño Lavapatas (Tr 100 y

500 años), que requieren de un retiro hidrológico para protección de inunación.

Velocidad media en el cauce del cauce del río Magdalena en la zona de estudio

Con los datos de velocidad en cada una de las secciones transversales modeladas en

HEC-RAS para los diferentes periodos de retorno, se puede realizar desde SIG con la

ayuda del HEC-GeoRAS mapas del comportamiento de la velocidad a lo largo del tramo

de cauce estudiado, permitiendo establecer de manera visual los comportamientos reales

de las velocidades. La Figura 59 se muestra el mapa de velocidad en la zona de estudio.

Figura 59. Velocidad para periodo de retorno de 100 años en la Zona de estudio (Fuente: Propia)



105

Calados en el cauce del cauce del río Magdalena en la zona de estudio

Con los datos de calados en cada una de las secciones transversales modeladas en

HEC-RAS para los diferentes periodos de retorno, se puede realizar desde SIG con la

ayuda del HEC-GeoRAS mapas calados o profundidades de flujo a lo largo del tramo de

cauce estudiado, permitiendo establecer de manera visual los comportamientos reales de

los niveles de inundación en la zona de estudio. La Figura 60 se muestra el mapa de

calados en la zona de estudio.

Figura 60 Calado para periodo de retorno de 100 años en la Zona de estudio (Fuente: Propia)

Zonificación de la amenaza por inundación

A partir de los resultados del estudio hidráulico (mapas de velocidad y calados) y

aplicando la metodología descrita en el marco teórico para la definir la amenaza por

inundación, se obtiene a través del uso potencial de herramientas SIG los mapas de

zonificación de amenaza por inundación para periodos de retorno de 30, 100 y 500 años

en el perímetro urbano del municipio de La Dorada Caldas por desbordamiento del cauce

del río Magdalena tras su paso por el sitio de estudio. Las Figuras 61 a 63 muestran los



106

resultados de zonificación de amenaza por inundación en el municipio de La Dorada

Caldas.

Figura 61 Zonificación de la amenaza por inundación para periodo de retorno de 30 años en la Zona de

estudio (Fuente: Propia)



107





108



Para los tres periodos de retorno analizados la única zona con amenaza alta por

inundación es la comprendida en el sector Bucamba, haciendo que las otras zonas

inundables puedan ser manejas con medidas de intervención, adaptación y/o mitigación y

este sector sea el único de protección exclusiva por inundación.



109

Consideraciones para la delimitación de la faja forestal Protectora del

río Magdalena en el Municipio de la Dorada Caldas. La delimitación de la faja forestal protectora debe obedecer a la metodología descrita por la resolución 561/2012 de Corpocaldas, ajustada a las condiciones hidrológicas, hidráulicas geológicas, forestales, sociales y culturales de la zona, por lo que se sugiere modificar el retiro forestal descrito en la resolución. Las fajas forestales protectoras obedecen a dos franjas de retiro la zona de protección hidráulica y ambiental y la zona de protección y servicios. La Zona de Protección Hidráulica y Ambiental –ZPHA. Corresponde al retiro del cauce natural que involucra todo lo relacionado con la gestión del riesgo y en el cual la protección ambiental es intensa o estricta y la Zona de Protección y de Servicios –ZPS. Corresponde a un retiro del cauce demarcado a partir de la ZPHA, en el cual, si bien predomina la protección y conservación ambiental, se permite la recreación pasiva y la instalación de redes de servicios públicos domiciliarios. A su vez la Zona de Protección Hidráulica y Ambiental –ZPHA, se compone de tres retiros un retiro por amenaza de inundación y/o torrencialidad -RIT, un retiro asociado a la amenaza geológica -RG-y un retiro ribereño y de protección forestal -RB-, quedando definida la ZPHA por la envolvente de los tres retiros a lo largo de la corriente que sea objeto de demarcación. El Retiro por amenaza de Inundación y/o Torrencialidad -RIT-, corresponde a una faja que involucra la mancha de inundación para la creciente con Tr= 100 años. Los caudales de periodo de retorno 100 años deberán provenir de un estudio hidrológico que aplica técnicas multimodelo y las manchas de inundación corresponderán a los resultados de la modelación hidráulica del tramo de cauce objeto de la demarcación. El Retiro Asociado a la Amenaza Geológica -RG-: Se define por medio de una faja de terreno ubicada en ambos lados del cauce natural determinada por la susceptibilidad de la ladera a experimentar procesos de remoción en masa, de socavación de orillas o por la pendiente transversal. El tamaño de dicha faja se demarca a partir de las pendientes de las riberas del cauce así: En las corrientes que tienen pendiente transversal mayor al 88%, el retiro es igual a toda la ladera con dicha pendiente de acuerdo a lo establecido en la Estructura Ecológica Principal. En los casos en que la pendiente de la ladera sea menor al 88% o que la ladera no sea homogénea, el retiro geológico será calculado en función de la pendiente transversal promedio al cauce natural, con sujeción a los siguientes criterios: Para pendientes de 0 al 10%, requiere un retiro de 5 metros; de 10 a 20%, un retiro de 10 metros; de 21 a 40%, un retiro de 20 metros; del 40% al 88%, un retiro de 30 metros. La pendiente promedio deberá ser evaluada hasta alcanzar la corona del talud. El Retiro Ribereño y de Protección Forestal -RB-: Corresponde a una faja que permita facilitar los procesos de infiltración y percolación, zonas de carga y de almacenamiento; que actuará como filtro para reducir la contaminación y respetar el papel ecológico que desempeñan las zonas riparias con su biota asociada, procurándoles un corredor lineal



110

continuo; esta zona corresponde según la resolución 561/2012 a una franja de una vez el ancho del lecho a cada lado; sin embargo dadas las condiciones las condiciones hidrológicas, hidráulicas geológicas, forestales, sociales y culturales de la zona, que dejarían una faja forestal protectora a largo del municipio de La Dorada de un mínimo de 200 metros, se decide modificar el procedimiento metodológico demarcación del Retiro Ribereño y de Protección Forestal –RB, por una vez la altura del árbol o especie dominante de la zona según lo sugerido por la guía metodológica para delimitación de rondas hídricas del ministerio de medio ambiente. Los tres retiros de la Zona de Protección Hidráulica y Ambiental –ZPHA, se demarcan a partir del cauce natural establecido y definido como un bien de dominio público, conformado por la faja de terreno que ocupan las aguas de una corriente al alcanzar sus niveles máximos por efectos de las crecientes ordinarias para períodos de recurrencia de 15 años (Tr = 15), con un área tributaria mayor o igual a 10.000 m2 (1Ha). De igual manera se considera cauce toda depresión del terreno con áreas aferentes inferiores a este umbral que transporten agua de forma permanente (durante todas las épocas del año). La zona de protección y servicios -ZPS-, se define a partir del análisis de un ancho adecuado para la instalación de redes de servicios públicos domiciliarios, para el ejercicio de actividades asociadas al servicio público de alcantarillado y la implementación de equipamientos para la recreación pasiva. En el caso particular de definir la faja forestal protectora del cauce del río Magdalena en su paso por el municipio de La Dorada Caldas, se recomienda a la corporación acoger de manera estricta a la metodología aquí descrita. Para ello, la corporación cuenta con los insumos necesarios para la definición de la faja forestal protectora, que contemplan, el estudio hidrológico de caudales máximos aplicando técnicas multimodelo, levantamientos batimétricos y topográficos de las riberas y cauce principal del río Magdalena, estudio hidráulico para la delimitación de zonas inundables asociadas a periodos de retorno de 100 años, definición del cauce natural a partir de las zonas inundables para periodos de retorno de 15 años, cálculo de la altura del árbol dominante de la zona con la ecuación de Holdridge y soporte técnico de especialistas en temas hidrológicos y de dinámica fluvial.



111

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Las estaciones de caudal instaladas a lo largo del río Magdalena desde su nacimiento

hasta alcanzar el municipio de La Dorada Caldas tienen un sistema de medición de mira y

observador que no registra adecuadamente las crecientes del río debido a que dichos

eventos no coinciden con las horas de registro, por lo que se recomienda aumentar los

periodos de retorno de diseño y conciliación del POT de 30 años a 100años

La caracterización climática y las pruebas estadísticas e hidrológicas realizadas a las

series de caudal no muestran evidencias de cambio en el comportamiento de las series

de niveles y caudales registrados en el río Magdalena en los últimos 40 años,

desvirtuando algunas hipótesis que atribuían las inundaciones recientes a dicho

fenómeno.

Las curvas de rendimiento de caudal que relacionan el caudal para los diferentes periodos

de retorno con el área aferente de la cuenca estimadas durante el estudio hidrológico; los

coeficientes de las ecuaciones de ajuste están dentro de los valores reportados por la

literatura especializada principalmente en los trabajos realizados por Leopold.

El estudio hidrológico permitió estimar los caudales de creciente para periodos de retorno

de 5, 15, 30, 50, 100, 500 y 1000 años, que complementados con las curvas de

rendimiento de caudal suministran los caudales cada kilómetro de tramo de río a modelar

hidráulicamente.

No se contaba en los municipios de La Dorada y Puerto Salgar con topografía de detalle

de las zonas aledañas al río Magdalena y las labores de campo realizadas en el presente

estudio constituyen un insumo fundamental para adelantar planes y programas de

diferente índole en la zona.

A la zona de estudio se le construyó un modelo de elevación digital del terreno que

permite la verificación en 3D de los diferentes sectores de inundación para las crecientes

de distintos periodos de retorno.

Las labores batimétricas realizadas por el IDEAM para la modelación hidráulica del río

Magdalena, dejaron en evidencia el proceso acelerado de socavación lateral sufrido en el

sector denominado curva del conejo, en el cual en 6 meses se tiene registro de

profundidades de socavación de 8 metros de profundidad y un avance lateral cercano a

los 200 metros que de no ser tratados con prontitud terminarán por romper la laguna de

COCO, ocasionando en el mejor de los casos el vaciado de la misma o la inundación

severa del municipio de Puerto Salgar.



112

El dique longitudinal para el control de crecientes construido recientemente en el

municipio de Puerto Salgar sumado a los espolones ubicados en La Dorada aguas arriba

del sector curva del conejo generan un estrangulamiento del río que deriva en aumentos

de velocidad que pueden acelerar el proceso de socavación presente en la zona.

El dique longitudinal en mención fue construido a la mitad de una llanura de inundación

natural del río disminuyendo la sección hidráulica de la misma y aumentado los niveles de

inundación.

La batimetría de cauce del río Magdalena en el tramo de estudio, mostró que las

pendientes presentes en el mismo permite la aplicación de modelos hidráulicos

unidimensionales pues las velocidades y direcciones del flujo son predominantemente en

una dirección

Se realizó el proceso de calibración del modelo hidráulico en cuanto a valores de

rugosidad del canal y estabilidad energética con los datos de velocidad y caudal

estimados por los funcionarios del IDEAM durante las labores de batimetría, permitiendo

ajustar el modelo para que alcanzara las velocidades reales de flujo medidas en campo

para estos caudales específicos.

Los resultados del modelo hidráulico evidencia una canal de muy buena capacidad

hidráulica, con velocidades moderadas a altas, que para crecientes menores de hasta 30

años no desborda en los sectores urbanos más consolidados.

Las inundaciones recurrentes del municipio de la Dorada (para crecientes menores) se

deben principalmente a los 48 descoles identificados en los 13 kilómetros de tramo de

estudio validando los comentarios de los moradores de la zona que expresan estar

inundados por aguas negras cuando el río todavía está lejos.

La mancha de inundación de 100 años representa de mejor manera las inundaciones

reportados en la historia reciente del municipio, por lo que se recomienda utilizar esta para

la delimitación de la faja forestal protectora.

Se recomienda que el municipio de La Dorada invierta principalmente en un plan de

saneamiento básico que incluya la separación de sus aguas y la construcción de un

colector de paralelo al río Magdalena que atienda o recoja los 48 descoles identificados.

Las pendientes de terreno verificadas en el presente estudio muestran que dicho colector

en principio trabaja adecuadamente por gravedad, no sin antes decir que esta conclusión

no tiene en cuenta la situación actual de los descoles enterrados a altas profundidades



113

por lo que se debe reemplazar y replantear toda la red de alcantarillado procurando que

esta tenga sus aguas separadas.

La zonificación de amenaza por inundación para periodos de retorno de 30, 100 y 500

años, muestran que la mayor parte de zonas inundables con núcleos urbanos

consolidados están en nivel medio bajo de amenaza por lo que se pueden manejar con

medidas de adaptación.

La zona más crítica por amenaza de inundación en los diferentes periodos de retorno se

encuentra en la zona playas de Bucamba y barrio el Conejo donde la amenaza por

inundación en los sectores urbanizados es generalmente alta.

Se recomienda para la construcción de la faja forestal protectora de la zona utilizar la

metodología de la resolución 561/2012 de CORPOCALDAS, cambiado el método de

cálculo del retiro forestal por lo dispuesto en la guía metodológica para la demarcación de

rondas del ministerio de medio ambiente, en donde el retiro forestal o ecosistémico es

igual a una vez el alto de la especie arbórea característica de la zona.

Se recomienda declarar como zona de preservación exclusiva libre de toda estructura y/o

urbanización, el terreno ocupado por inundaciones de periodos de retorno igual a 30 años

en el cual se puedan dar los procesos de dinámica fluvial naturales de los ríos.



114

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8 ANEXOS

RESOLUCIÓN 561/ 2012 de CORPOCALDAS

CONSIDERANDO:

Que de conformidad con lo dispuesto en el artículo 10° de la Ley 388 de 1997, en la

elaboración y adopción de los planes de ordenamiento territorial municipales deben

tenerse en cuenta los determinantes ambientales, entre los cuales se encuentran las

normas proferidas por la respectiva Corporación Autónoma Regional para la conservación

de las áreas de especial importancia ecosistémica.

Que el Decreto 1504 de 1998 prescribe en materia espacio público, lo siguiente:

Es un conjunto de bienes que abarca los inmuebles de uso público, es decir aquellos en que concurre la propiedad pública y la destinación al disfrute común, y los elementos arquitectónicos, espaciales y naturales de los inmuebles de propiedad privada que por su naturaleza, uso o afectación, satisfacen necesidades colectivas.

Es uno de los principales elementos estructurales de los planes de ordenamiento territorial, articulador de la ciudad y regulador de las condiciones ambientales de la misma.

Entre sus elementos constitutivos naturales están las rondas hídricas y las zonas de manejo y protección ambiental.

Corresponde a las Corporaciones Autónomas Regionales la definición de las políticas ambientales, el manejo de los elementos naturales y las normas técnicas para la conservación, preservación y recuperación de los elementos naturales del espacio público.

Que por medio de la Resolución 471 del 30 de diciembre de 2009, Corpocaldas, se define

la estructura ecológica principal del territorio de su jurisdicción, se establece el sistema

regional de áreas protegidas y se dictan normas sobre los elementos constitutivos

naturales del espacio público.

Que el artículo 2° de la Resolución ídem consagra que la estructura ecológica principal

está conformada por:

Los elementos constitutivos naturales del espacio público del nivel estructural, a saber: a) El sistema de áreas protegidas; b) Las disposiciones sobre el manejo de páramos y humedales c) Los ecosistemas de interés ambiental para el municipio en general.

Las áreas para la producción agropecuaria.



123

Las áreas críticas de recuperación y control para la prevención de desastres.

Que en el artículo décimo tercero de la Resolución 471 del 30 de diciembre de 2009, se

contemplan como elementos constitutivos del espacio público del nivel estructural, que

deben ser protegidos y por lo tanto identificados en los planes de ordenamiento territorial,

los retiros de los cuerpos de agua que corresponden a las áreas en las cuales se

restringen los usos por motivos ambientales, sean éstas de propiedad pública o privada;

retiros que deben ser preservados por sus propietarios en consideración a las funciones

ecológica y social de la propiedad.

Que el literal d) del artículo 83 del Decreto 2811 de 1974, reglamentado por el artículo 14

del Decreto 1541 de 1978, establece que las franjas de terreno, hasta de 30 metros de

ancho, paralelas a los cauces naturales de las corrientes son bienes inalienables e

imprescriptibles del Estado y por tanto deben ser excluidas de la titulación de baldíos.

Que el artículo 202 del Decreto 2811 de 1974 prescribe que la naturaleza forestal de los

suelos se debe determinar según criterios ambientales y socioeconómicos.

Que la Ley 99 de 1993, en el numeral 18 del artículo 31, establece que es función de las

corporaciones autónomas regionales ordenar y establecer las normas y directrices para el

manejo de las cuencas hidrográficas dentro del área de su jurisdicción.

Que la Ley 1523 de 2012 en su artículo 31, define que las corporaciones autónomas regionales apoyarán a las entidades territoriales de su jurisdicción en todos los estudios necesarios para el conocimiento y la reducción del riesgo y los integrarán a los planes de ordenamiento de cuencas, de gestión ambiental, de ordenamiento territorial y de desarrollo. Así mismo consagra la norma ídem que el papel de los entes corporativos estará enfocado al apoyo de las labores de gestión del riesgo que corresponden a la sostenibilidad ambiental del territorio, de allí que no se exima a los alcaldes y gobernadores de su responsabilidad primaria en la implementación de los procesos de gestión del riesgo de desastres.

Que según el artículo 6º del Decreto 3930 de 2010 para adelantar el proceso de Ordenamiento del Recurso Hídrico, la autoridad ambiental competente deberá tener en cuenta como mínimo, entre otros, los factores pertinentes señalados en los Decretos 2811 de 1974, 1729 de 2002, 1875 de 1979 y 1541 de 1978 o las normas que los modifiquen, adicionen o sustituyan; normativa que considera dentro de su espectro regulatorio las rondas hídricas, la faja forestal y las zonas de máxima inundación.



124

Que teniendo en cuenta lo anterior, Corpocaldas elaboró un estudio denominado

determinantes ambientales para el manejo de áreas forestales protectoras de corrientes

urbanas, consistente en la evaluación de diferentes metodologías nacionales para la

demarcación de las áreas de retiro, las cuales se aplicaron como ejercicio piloto en dos

microcuencas del municipio de Manizales –El Perro y El Silencio–, para definir la

metodología aplicable en las corrientes urbanas de los municipios de departamento

Caldas.

Que con fundamento en el mencionado estudio se expidió la Resolución 053 del 2011, por

medio de la cual se fijaron los lineamientos para demarcar la faja de protección de los

cauces naturales de la zona urbana.

Que de los ejercicios de aplicación de dicha resolución se extrajo la necesidad de dar

mayor precisión al alcance y metodología del acto administrativo aludido, por lo que se

hace imperativo ajustar definiciones y especificar los estudios exigidos para la concreción

del método de demarcación de dichas fajas.

Que el ente corporativo suscribió el Contrato 163 del 2012, cuyo objeto se circunscribió a

la aplicación de modelos hidrológicos e hidráulicos que permitan zonificar y evaluar la

amenaza de inundación con énfasis en la evaluación de procesos de inundación lenta que

se asocian con planicies aluviales para la revisión de la metodología adoptada por

Corpocaldas en la delimitación de fajas forestales protectoras.

Que Corpocaldas ha edificado un proceso de socialización del producto contractual

obtenido, con los distintos actores sociales e institucionales.

Que del análisis técnico de los resultados obtenidos a partir de la ejecución del Contrato

163 de 2012, de las reflexiones institucionales realizadas involucradas en un proceso de

difusión social, se harán los consiguientes planteamientos regulatorios.

ARTÍCULO PRIMERO: Objeto.- La presente reglamentación tiene por objeto fijar los

lineamientos para demarcar las fajas de protección de los cauces naturales de las

corrientes urbanas de los municipios de la jurisdicción de Corpocaldas y establecer reglas

para su intervención.

ARTÍCULO SEGUNDO: Definiciones.- Para la interpretación y aplicación de lo dispuesto

en la presente resolución, se adoptan las siguientes definiciones:

Avenida Torrencial. Evento que incrementa significativamente el caudal hidrológico por

contenido de material sólido, transportado en suspensión para el material fino, y/o en



125

carga de fondo para el material grueso, a partir de un fenómeno desencadenante, como

lluvias intensas y represamientos.

Cauce Natural. Es un bien de dominio público, conformado por la faja de terreno que ocupan las aguas de una corriente al alcanzar sus niveles máximos por efectos de las crecientes ordinarias para períodos de recurrencia de 15 años (Tr = 15), con un área tributaria mayor o igual a 10.000 m2 (1Ha).

De igual manera se considera cauce toda depresión del terreno con áreas aferentes

inferiores a este umbral que transporten agua de forma permanente (durante todas las

épocas del año).

Cauce natural. Faja de terreno que ocupan las aguas de una corriente al alcanzar sus

niveles máximos por efecto de las crecientes ordinarias asociadas a periodo de retorno de

15 años y cuya área aferente sea mayor o igual a 10.000 m2 (1Ha); las cuales son bienes

inalienables e imprescriptibles del Estado.

Igualmente, se considera cauce toda depresión del terreno con áreas aferentes inferiores

a este umbral que transporten agua de forma permanente durante todas las épocas del

año.

Faja de Protección. La Faja de Protección –FP es la franja aledaña al cauce natural de

las corrientes. Tiene por objeto preservar los recursos naturales renovables y brindar

servicios ambientales; está conformada por dos zonas: Zona de Protección Hidráulica y

Ambiental -ZPHA- y Zona de Protección y de Servicios –ZPS.

Gradiente. Es la inclinación longitudinal del cauce en un tramo determinado.

Microcuenca. zona de la superficie terrestre en la cual el agua procedente de las

precipitaciones caídas sobre ella se dirige hacia un mismo punto de salida (Martínez y

Navarro 1995) o una zona correspondiente a todas las aguas que llegan a una fuente

principal, sea esta río, quebrada, lago, laguna o directamente al mar. Figura 64



126

Figura 64. Microcuenca

Orden de la Corriente. Es la posición que ocupa un drenaje dentro de la unidad

hidrográfica (microcuenca), desde el nacimiento hasta la desembocadura. Según el

método de Strahler, la clasificación de las corrientes se realiza de la siguiente manera:

Nacientes que no tienen tributarios se les asigna el valor de 1. La unión de dos cauces del

mismo orden i implica que la red de drenaje aumenta a orden i+1 aguas abajo. El conjunto

de dos cauces de diferente orden (i, j) donde i>j implica que la red de drenaje continúa

con el orden i aguas abajo, tal y como se ilustra en la figura 65.

Figura 65. Orden de corrientes según Strahler

Pendiente. Es la línea que representa el grado de inclinación de una ladera con

referencia a un plano horizontal imaginario. Un mayor grado de inclinación significa una

mayor pendiente.



127

Recreación Pasiva. Es el ejercicio de actividades contemplativas que tienen como fin el

disfrute escénico y la salud física y mental, para las cuales tan sólo se requieren

equipamientos mínimos de muy bajo impacto ambiental, tales como: senderos

peatonales, ciclo rutas, miradores paisajísticos, observatorios de avifauna y mobiliario

construido con materiales livianos amigables con el medio ambiente.

Zona de Propiedad del Estado. Es la faja de terreno, de hasta 30 metros de ancho, paralela al cauce natural de las corrientes, que debe ser excluida de la titulación de baldíos. Tratándose de terrenos de propiedad privada, cuando por merma, desviación o desecamiento de las aguas, ocurridos por causas naturales, quedan permanentemente al descubierto todo o parte de sus cauces, los suelos que los conforman no acceden a los predios ribereños, sino que se tienen como parte de esta zona, sin exceder de 30 metros.

Zona de Protección Hidráulica y Ambiental –ZPHA. Corresponde al retiro del cauce

natural que involucra todo lo relacionado con la gestión del riesgo y en el cual la

protección ambiental es intensa o estricta.

Zona de Protección y de Servicios –ZPS. Corresponde a un retiro del cauce demarcado

a partir de la ZPHA, en el cual, si bien predomina la protección y conservación ambiental,

se permite la recreación pasiva y la instalación de redes de servicios públicos

domiciliarios.

Zona de Restricción Ambiental. Es el área de propiedad pública o privada, en la cual se

restringen los usos por motivos ambientales. Pertenecen a esta categoría, los retiros

obligados del cauce natural de las corrientes

Zona Riparia. Ecosistema que se encuentra aledaño a quebradas y ríos, incluidos bancos

aluviales, humedales y terrazas de inundación, los cuales interactúan con la corriente en

tiempos de crecidas o inundaciones.

DEMARCACIÓN

ARTICULO TERCERO: Propósito de la demarcación de la Faja de Protección –FP. La demarcación de la FP tiene como fines principales:

Disminuir la vulnerabilidad a las inundaciones y a las avenidas torrenciales.

Disminuir la erosión superficial y de orillas.

Facilitar los procesos de infiltración y percolación en zonas de carga y almacenamiento.

Actuar como filtro para reducir la contaminación.



128

Respetar el papel ecológico que desempeñan las zonas riparias con su biota asociada.

Generar corredores ambientales que sirvan como espacios para la instalación de redes de servicios públicos, la recreación, el esparcimiento, la sensibilización ambiental y el embellecimiento del paisaje.

ARTÍCULO CUARTO: Corrientes objeto de demarcación.- Serán objeto de demarcación las siguientes corrientes: Todas los cauces de las corrientes del departamento de Caldas, conforme a lo aquí definido y al mapa guía elaborado por Corpocaldas.

Parágrafo: De acuerdo con las dinámicas fluviales especiales que presentan los cauces principales de los ríos Cauca y Magdalena, los retiros de los mismos no serán objeto de aplicación del presente acto administrativo.

CAPÍTULO II

METODOLOGÍA PARA DEMARCAR LA FAJA DE PROTECCIÓN Y USOS PEMITIDOS

ARTÍCULO QUINTO: Metodología para la demarcación de la FP.- Para garantizar los objetivos planteados en el artículo anterior, se determina que la Faja de Protección está conformada por dos zonas: Zona de Protección Hidráulica y Ambiental –ZPHA y ZONA de PROTECCIÓN y de Servicios –ZPS. Ver figura 66.

Figura 66. Faja Forestal Protectora

La ZPHA y la ZPS, se demarcan de la siguiente manera:

ZONA DE PROTECCIÓN HIDRÁULICA Y AMBIENTAL -ZPHA-

Para la demarcación de esta zona se deben establecer los siguientes retiros:



129

Retiro por amenaza de Inundación y/o Torrencialidad -RIT-:

Corresponde a una faja que involucre la mancha de inundación para la creciente con Tr=

100 años. El retiro por amenaza de inundación se utiliza cuando el tramo de la corriente

en evaluación presenta un gradiente menor a 12% y no presenta evidencia histórica de

avenidas torrenciales. Ver Figura 67.

Figura 67. Retiro por amenaza de inundación.

El retiro por torrencialidad es aquel equivalente a la mancha de inundación para la

creciente con Tr = 100 años incrementado el caudal, correspondiente al Tr = 100, en un

40% por aporte de sedimentos. El retiro por torrencialidad se utiliza para las corrientes

con gradiente mayor al 12% o aquellas identificadas con eventos torrenciales o depósitos

con predominio de material de tamaño considerable (>50 cm) en el centro del cauce.

Retiro Asociado a la Amenaza Geológica -RG-:

Retiro Asociado a la Amenaza Geológica -RG-: Se define por medio de una faja de terreno ubicada en ambos lados del cauce natural determinada por la susceptibilidad de la ladera a experimentar procesos de remoción en masa, de socavación de orillas o por la pendiente transversal.

En las corrientes que tienen pendiente transversal mayor al 88%, el retiro es igual a toda la ladera con dicha pendiente de acuerdo a lo establecido en la Estructura Ecológica Principal. En los casos en que la pendiente de la ladera sea menor al 88% o que la ladera no sea homogénea, el retiro geológico será calculado en función de la pendiente transversal promedio al cauce natural, con sujeción a los siguientes criterios: Para pendientes de 0 al 10%, requiere un retiro de 5 metros; de 10 a 20%, un retiro de 10 metros; de 21 a 40%, un retiro de 20 metros; del 40% al 88%, un retiro de 30 metros. La pendiente promedio deberá ser evaluada hasta alcanzar la corona del talud.



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Las siguientes figuras ilustran el Retiro Asociado a la Amenaza Geológica -RG- en

función de las pendientes.

Retiro Ribereño y de Protección Forestal -RB-: Corresponde a una faja que permita facilitar los procesos de infiltración y percolación, zonas de carga y de almacenamiento; que actuará como filtro para reducir la contaminación y respetar el papel ecológico que desempeñan las zonas riparias con su biota asociada, procurándoles un corredor lineal continuo; esta zona corresponde a una vez el ancho del lecho a cada lado.

La zona de protección hidráulica y ambiental–ZPHA la define el retiro mayor, ajustado

a un ancho mínimo de acuerdo al orden de la corriente según la clasificación

hidrológica del Departamento adoptada por STRAHLER, lo que permite garantizar

retiros proporcionales al tamaño de ésta, de la siguiente manera:

ORDEN DE DRENAJE SEGÚN STRAHLER ZPHA MÍNIMA (m)

> 5 20

3 y 4 15

1 y 2 10

Tabla 14. Zona de Protección Hidráulica y Ambiental según STRAHLER.

Si el retiro mayor supera estos anchos, deberá conservarse dicho retiro.



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Usos permitidos

Cobertura Vegetal Protectora: En áreas sin cobertura vegetal deben adelantarse acciones de revegetalización con especies propias de la zona.

Bosques Secundarios: Deben ser conservadas y preservadas las coberturas vegetales existentes.

Obras de control de erosión: Estas obras no deben impedir la continuidad de la zona de retiro; una vez implementada la solución se deberá generar una restitución morfológica y de cobertura vegetal del área, que garantice la franja de retiro demarcada.

Redes de Servicios Públicos Domiciliarios: Se permiten sólo en aquellos casos en que técnicamente no es posible su ubicación en el área correspondiente al retiro de servicios y se demuestre que no genera riesgo o amenaza en la zona de influencia.

ZONA DE PROTECCIÓN Y SERVICIOS -ZPS-

Esta zona se define a partir del análisis de un ancho adecuado para la instalación de

redes de servicios públicos domiciliarios, para el ejercicio de actividades asociadas al

servicio público de alcantarillado y la implementación de equipamientos para la recreación

pasiva. Esta zona deberá ser proporcional al ancho de la zona de protección hidráulica y

ambiental -ZPHA-, tal como se presenta en la tabla 15.

ZPHA MÍNIMA (m) ZPS MÍNIMA (m)

> 20 10

15 5

10 5

Tabla 15 Zona de Protección de Servicios.

Usos permitidos

Cobertura Vegetal Protectora: En áreas sin cobertura vegetal deben adelantarse acciones de revegetalización con especies propias de la zona.

Bosques Secundarios: Deben ser conservadas y mantenidas las coberturas vegetales existentes.

Obras de control de erosión: Estas obras no deben impedir la continuidad de la zona de retiro; una vez implementada la solución se deberá generar una restitución morfológica y de cobertura vegetal del área, que garantice la faja de retiro demarcada.



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Redes de Servicios Públicos Domiciliarios: No incluye la disposición y tratamiento de residuos sólidos.

Recreación pasiva: La infraestructura no podrá ocupar un área superior al 30% ni un ancho mayor a 3 m en sentido transversal a dicha faja, con distancias mínimas de 10 m entre sí y áreas menores a 4 m2. Deberá construirse con materiales livianos sin superficie de piso en concreto.

La suma de las dos fajas anteriores define la Faja de Protección –FP, como se resume a

continuación.

ORDEN

DRENAJE ZPHA MÍNIMA(m) ZPS MÍNIMA(m) FP(m)

> 5 > 20 10 > 30

3 y 4 15 5 20

1 y 2 10 5 15

Tabla 16 Faja de Protección Total

PROCEDIMIENTO PARA LA DEMARCACIÓN DE LAS FAJAS DE PROTECCIÓN

ARTÍCULO SEXTO: Demarcación de la faja de protección. Siempre que se pretenda urbanizar un predio en el que existan cauces naturales de agua o nacimientos, se deberá observar la demarcación de la Faja de Protección acotada por Corpocaldas. Si el interesado presentare dudas o un mejor concepto técnico, de manera previa a la solicitud de la licencia de urbanismo deberá poner a consideración de Corpocaldas la nueva demarcación de la faja de protección; para tal fin, se adelantará el procedimiento descrito a continuación:

a. El interesado presentará la propuesta de demarcación en un plano topográfico, formato análogo original y dos copias y digital, en escala no inferior a 1:2000, elaborado por un ingeniero civil o geólogo, en el cual se indicarán los cauces naturales, las secciones transversales con la marcación de las diferentes pendientes, el orden del cauce según la clasificación de Strahler, las áreas de retiro, conforme a lo dispuesto en la metodología que se describe en el artículo quinto y en el literal b y siguientes de este artículo; así como la identificación de las viviendas o infraestructuras localizadas al interior de las áreas de retiro propuestas. Para el municipio de Manizales, en los polígonos de estudios ambientales y urbanos integrados definidos en las piezas intermedias de planificación, la demarcación deberá incluir la totalidad de los cauces naturales ubicados al interior del polígono. En los restantes municipios del Departamento, dicha delimitación deberá contener la totalidad de los cauces existentes de la microcuenca asociada al cauce intervenido.



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b. La demarcación se fundamentará en estudios hidrológicos e hidráulicos y análisis de pendientes, bajo las siguientes consideraciones:

Incorporar la información hidrológica existente de referencia para la cuenca.

Adjuntar estudios hidrológicos de caudales máximos en los cuales se sigan las siguientes disposiciones:

o No se debe utilizar el método racional y otros métodos empíricos en microcuencas con áreas aferentes mayores a 2 Km2. En su defecto se debe realizar modelación lluvia escorrentía o técnicas hidrológicas multimodelos.

o Los estudios hidrológicos de base estocástica a partir de registros de estaciones de aforo de caudal solo serán válidos cuando estas estaciones registren máximos instantáneos y no lecturas diarias de caudal. En su defecto se debe realizar modelación lluvia escorrentía o técnicas hidrológicas multimodelos.

La información cartográfica básica utilizada para establecer el modelo de la cuenca y sus parámetros generales, será a escala 1:25.000 para cuencas superiores a 20 Km2 y 1:10.000 para cuencas menores.

En todos los casos se deberán hacer levantamientos topográficos detallados de las secciones transversales que demarcan los retiros. La separación entre secciones en tramos rectos deberá ser máximo de 3 veces el ancho del cauce y ningún caso será menor a un metro; entendiéndose como tramos rectos aquellos que tengan una longitud mayor a 10 veces el ancho. En curvas horizontales y obras existentes, mínimo 3 secciones (una al inicio, una intermedia y una al final); en el caso de los puentes sólo serán necesarias 2 secciones (una al inicio y una al final). Las secciones transversales deberán tener una longitud mínima igual a los anchos establecidos por las fajas teóricas de la Corporación y en ningún caso deberán ser inferiores al nivel de aguas para un periodo de retorno de 100 años.

Figura 68 Directrices para el levantamiento topográfico.



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Adjuntar estudio hidráulico que siga las siguientes disposiciones:

o La longitud del tramo de río modelado, en ningún caso debe ser menor a 10 veces el ancho de la corriente.

o Se debe verificar el gradiente del tramo a modelar y realizar la simulación para condiciones de régimen de flujo mixto, supercrítico y subcrítico.

o En zonas planas se debe verificar la sensibilidad del modelo a utilizar de acuerdo con el gradiente del tramo y de ser necesario aplicar modelos bidimensionales.

o La modelación óptima de las condiciones hidráulicas de un tramo de río se debe realizar con topografía completa de la zona.

c. Para el caso de los nacimientos de agua, se conservará sin intervención alguna un retiro igual a tres veces el radio, medido desde el punto de afloramiento hasta el borde exterior del área de encharcamiento.

d. Si la Corporación encuentra necesario hacer ajustes, se devolverán los planos al solicitante con las respectivas observaciones, con el propósito de formular las rectificaciones a que haya lugar.

e. Una vez realizadas las correcciones, Corpocaldas certificará que la propuesta de

demarcación está acorde con las normas sobre la materia, mediante la impresión de un sello sobre el plano. Una copia del plano sellado se entregará al interesado, con destino a la autoridad competente para tramitar la correspondiente licencia de urbanismo y la otra copia se conservará en el archivo de la Corporación.

f. El control posterior de la obra, asignado a las autoridades municipales, deberá

comprender la verificación de las zonas de retiro demarcadas.

Parágrafo Primero: En los proyectos especiales de planificación, Corpocaldas podrá aplicar criterios diferentes a los establecidos en la presente resolución para determinar la faja de protección, de acuerdo con los estudios que se realicen de manera particular en desarrollo de los mismos; este proceso podrá surtirse conjuntamente con el municipio.

Parágrafo Segundo: Lo dispuesto en este artículo se aplicará a las solicitudes de

licencia de construcción, con excepción de las regidas por otra normativa, vigente al

momento en que fuere otorgada la correspondiente licencia.

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