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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA
CARRERA DE INGENIERÍA AMBIENTAL
Trabajo de titulación previo a la obtención del título de:
INGENIERO AMBIENTAL
Trabajo Experimental:
“ESTUDIO DEL BALANCE HÍDRICO SUPERFICIAL DE LAS CUENCAS
HIDROGRÁFICAS, SECTOR JADÁN Y ZHIDMAD EN EL ÁREA DE
INTERCEPTACIÓN CON EL BOSQUE Y VEGETACIÓN PROTECTORA
AGUARONGO (BVPA)”
AUTOR:
RONALD ENRIQUE CAJAMARCA RIVADENEIRA
TUTORA:
Ing. PAOLA DUQUE SARANGO, MSc.
Cuenca, septiembre del 2017
II
CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR
Yo Ronald Enrique Cajamarca Rivadeneira con documento de identificación No 0706481710,
manifiesto mi voluntad y cedo a la Universidad Politécnica Salesiana la titularidad sobre los
derechos patrimoniales en virtud de que soy el autor del trabajo de titulación intitulado:
“ESTUDIO DEL BALANCE HÍDRICO SUPERFICIAL DE LAS CUENCAS
HIDROGRÁFICAS, SECTOR JADÁN Y ZHIDMAD EN EL ÁREA DE INTERCEPTACIÓN
CON EL BOSQUE Y VEGETACIÓN PROTECTORA AGUARONGO (BVPA)” mismo que ha
sido desarrollado para optar por el título de: Ingeniero Ambiental, en la Universidad Politécnica
Salesiana, quedando la Universidad facultada para ejercer los derechos cedidos anteriormente.
En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en mi condición de autor me
reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia, suscribo este documento
en el momento que hago la entrega del trabajo final en formato impreso y digital a la Biblioteca
de la Universidad Politécnica Salesiana.
Cuenca, septiembre de 2017.
III
CERTIFICACIÓN
Yo Paola Jackeline Duque Sarango, declaro que bajo mi tutoría fue desarrollado el trabajo de
titulación: “ESTUDIO DEL BALANCE HÍDRICO SUPERFICIAL DE LAS CUENCAS
HIDROGRÁFICAS, SECTOR JADÁN Y ZHIDMAD EN EL ÁREA DE INTERCEPTACIÓN
CON EL BOSQUE Y VEGETACIÓN PROTECTORA AGUARONGO (BVPA)”, realizado por,
Ronald Enrique Cajamarca Rivadeneira, obteniendo un Trabajo Experimental, que cumple con
todos los requisitos estipulados por la Universidad Politécnica Salesiana.
Cuenca, septiembre de 2017.
IV
DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD
Yo Ronald Enrique Cajamarca Rivadeneira, con documento de identidad No 0706481710, autor
del trabajo de titulación “ESTUDIO DEL BALANCE HÍDRICO SUPERFICIAL DE LAS
CUENCAS HIDROGRÁFICAS, SECTOR JADÁN Y ZHIDMAD EN EL ÁREA DE
INTERCEPTACIÓN CON EL BOSQUE Y VEGETACIÓN PROTECTORA AGUARONGO
(BVPA)” certifico que el total contenido de este Trabajo Experimental es de mi exclusiva
responsabilidad y autoría.
Cuenca, septiembre de 2017.
V
DEDICATORIA
Este trabajo experimental es dedicado a Dios por darme la oportunidad de vivir y contar con
una hermosa familia. A mis padres Enrique y Rosita quienes son mi mayor inspiración y ejemplo
de superación, porque gracias ellos he logrado cumplir esta meta. A mis hermanas por cuidar
de ellos en mi ausencia, además de siempre impulsarme a seguir adelante con mis estudios. Por
último, a todas las personas que directa o indirectamente ayudaron en la elaboración de esta
investigación.
VI
AGRADECIMIENTO
De manera especial agradezco a Dios artífice en hacer realidad este sueño, por darme la dicha
de tener a mi familia, por los amigos y por cada dificultad que me es colocada como enseñanza de
fuerza y coraje.
A mis padres, Enrique y Rosita por su esfuerzo y apoyo incondicional durante toda mi
trayectoria académica, así como a mis hermanas Ximena y Michelle por acompañarme a lo largo
de este camino.
También, agradezco a la PhD. Beverley Wemple y al MSc. Alejandro Parra por el apoyo,
consejos y compartición de ideas, que también contribuyeron de manera significativa para que esta
investigación fuera finalizada con mayor éxito.
Destaco el agradecimiento a una pieza clave en la ejecución de este proyecto mi tutora la MSc.
Paola Duque por la gran ayuda brindada y sus acertadas recomendaciones en este trabajo de
investigación.
VII
RESUMEN
La presente investigación busca estimar el balance hídrico sobre las microcuencas Chaquilcay
y Mulacapana que interceptan con la superficie del BVPA, cantón Gualaceo – Ecuador. Se han
estudiado cuatro estaciones meteorológicas del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología
(INAMHI), de las cuales se ocupó los datos mensuales de precipitación y temperatura con series
temporales con más de 30 años, período (1982-2015). Los objetivos del presente trabajo fue
corregir y validar datos faltantes, evaluar caudales en los principales cauces de la red hídrica y
analizar el comportamiento hídrico de las microcuencas. Los métodos empleados para el relleno
de datos es la regresión lineal, y para la validación la prueba de rachas y curva de doble masa. Para
la evaluación de la red hídrica se analizaron los parámetros suelo y caudal, el primero mediante la
aplicación de los métodos gravimétrico e ignición, y el segundo utilizando el método de área-
velocidad. Asimismo, el método de estimación para evapotranspiración utilizada en el balance
hídrico fue Thornthwaite (1948). Los resultados que se muestran sobre los datos meteorológicos
en su mayoría tienen coeficiente de correlación media a buena > 0.5, mediante los criterios de los
métodos de validación se aprobó la utilización de estos datos para el presente estudio. Por otro
lado, en la evaluación del suelo se obtuvo los valores promedios de contenido de humedad de
62.38%, materia orgánica 21.29% y capacidad de 18.71 mm, también los registros de caudal
durante el mes mayo fue 1.89 m³/s. Por último, para la microcuenca Chaquilcay se alcanzó
precipitaciones promedio anual de 843.7 mm, con una diferencia de almacenamiento (AR) de 18.7
mm que representa 2.22% de precipitación total, un excedente de 144.5 mm y una
evapotranspiración real de 680.5 mm, equivalentes al 17.13 % y al 80.65% de la precipitación
total. Para la microcuenca Mulacapana la precipitación promedio anual fue de 837.3mm, con una
diferencia de almacenamiento (AR) de 18.7 mm que representa 2.23% de precipitación total, y el
VIII
excedente anual de 142 mm y evapotranspiración real 676.6 mm, es decir el 16.96% y 80.81% de
la precipitación total.
Palabras claves: Balance hídrico, evapotranspiración, precipitación, temperatura,
Thornthwaite.
IX
ÍNDICE GENERAL CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR ..................................................................................... II
CERTIFICACIÓN .................................................................................................................... III
DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD ........................................................................ IV
DEDICATORIA ........................................................................................................................ V
AGRADECIMIENTO .............................................................................................................. VI
RESUMEN ............................................................................................................................. VII
ÍNDICE GENERAL................................................................................................................. IX
ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................ XII
ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................................... XIII
ÍNDICE DE ECUACIONES .................................................................................................. XIV
1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 15
1.1 Problema ..................................................................................................................... 17
1.2 Delimitación del área de estudio .................................................................................. 18
1.2.1 Microcuenca de la Quebrada Chaquilcay ................................................................... 19
1.2.1.1 Topografía de la Microcuenca Chaquilcay........................................................... 20
1.2.1.2 Edafología de la Microcuenca Chaquilcay ........................................................... 20
1.2.1.3 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Chaquilcay ......................... 21
1.2.2 Microcuenca de la Quebrada Mulacapana .................................................................. 21
1.2.2.1 Topografía de la Microcuenca Mulacapana ......................................................... 22
1.2.2.2 Edafología de la Microcuenca Mulacapana ......................................................... 22
1.2.2.3 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Mulacapana ........................ 22
1.3 Explicación del problema ............................................................................................ 22
1.4 Objetivos ..................................................................................................................... 23
1.4.1 Objetivo general ........................................................................................................ 23
1.4.2 Objetivos específicos ................................................................................................. 23
1.5 Fundamentación teórica ............................................................................................... 23
1.5.1 Ciclo Hidrológico ...................................................................................................... 23
1.5.2 Sistema Hidrológico .................................................................................................. 25
1.5.2.1 Cuenca Hidrográfica ........................................................................................... 26
X
1.5.2.2 Precipitación ....................................................................................................... 28
1.5.2.3 Escorrentía .......................................................................................................... 32
1.5.2.4 Evaporación ........................................................................................................ 34
1.5.2.5 Transpiración ...................................................................................................... 34
1.5.2.6 Evapotranspiración (ET) ..................................................................................... 34
1.5.3 Factores que influyen en el ciclo hidrológico ............................................................. 42
1.5.3.1 Temperatura ........................................................................................................ 42
1.5.3.2 Radiación solar ................................................................................................... 43
1.5.3.3 Presión atmosférica ............................................................................................. 45
1.5.3.4 Humedad relativa ................................................................................................ 45
1.5.4 Balance Hídrico ......................................................................................................... 45
1.6 Estado del arte ............................................................................................................. 46
2 MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................................... 48
2.1 Selección de estaciones meteorológicas ....................................................................... 49
2.1.1 Recopilación de datos ................................................................................................ 49
2.2 Análisis de las series temporales .................................................................................. 50
2.2.1 Estimación de datos faltantes ..................................................................................... 50
2.2.2 Validación y Homogeneización de los valores estimados ........................................... 53
2.2.2.1 Test de secuencias o rachas de Thom .................................................................. 53
2.2.2.2 Curva de doble masa o curva de acumulación ..................................................... 53
2.3 Estimación de variables faltantes ................................................................................ 55
2.3.1 Temperatura .............................................................................................................. 55
2.3.2 Heliofanía.................................................................................................................. 55
2.4 Evaluación de datos obtenidos en el BVPA. ................................................................. 58
2.4.1 Análisis de suelo. ...................................................................................................... 59
2.4.1.1 Contenido de humedad en el suelo. ..................................................................... 59
2.4.1.2 Materia Orgánica en el suelo. .............................................................................. 60
2.4.1.3 Capacidad de campo ........................................................................................... 61
2.4.2 Medición de caudales. ............................................................................................... 61
2.5 Estimación del balance hídrico ..................................................................................... 63
2.5.1 Cálculo de la evapotranspiración ............................................................................... 63
XI
2.5.2 Evaluación espacial y temporal del balance hídrico ................................................... 63
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN. ....................................................................................... 64
3.1 Relleno de datos faltantes. ........................................................................................... 64
3.1.1 Aplicación del método de regresión lineal. ................................................................ 64
3.1.2 Análisis de calidad de información. ........................................................................... 66
3.2 Estimación de Temperaturas Referenciales. ................................................................. 68
3.3 Estimación de Heliofanía. ............................................................................................ 69
3.4 Análisis de las muestras de suelo obtenidas en el BVPA. ............................................. 72
3.4.1 Contenido de humedad en el suelo. ............................................................................ 72
3.4.2 Materia orgánica en el suelo. ..................................................................................... 73
3.4.3 Evaluación de la capacidad de campo. ....................................................................... 74
3.4.4 Estadístico de las muestras de suelo. .......................................................................... 75
3.5 Cálculo del balance hídrico. ......................................................................................... 76
3.5.1 Determinación de la precipitación y temperatura media mensual de las microcuencas. .......................................................................................................................................... 76
3.5.2 Cálculo de la evapotranspiración potencial ETP. ....................................................... 77
3.5.3 Análisis del balance hídrico en cada microcuenca. ..................................................... 79
3.6 Medición del caudal en el BVPA ................................................................................. 81
4 CONCLUSIÓN. ................................................................................................................. 83
5 RECOMENDACIONES. ................................................................................................... 85
6 REFERENCIA. .................................................................................................................. 85
7 ANEXOS ........................................................................................................................... 91
XII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Comunidades que forman parte de la Microcuenca Chaquilcay. .................................... 20 Tabla 2 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Chaquilcay. .................................. 21 Tabla 3 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Mulacapana.................................. 22 Tabla 4 Comparación de los métodos de estimación para evapotranspiración. ........................... 41 Tabla 5 Radio de acción en estaciones meteorológicas, km. ...................................................... 49 Tabla 6 Resumen de estaciones meteorológicas en estudio. ....................................................... 49 Tabla 7 Evaluación del coeficiente de Pearson mediante Chaddock. .......................................... 52 Tabla 8 Distribución del número de rachas según Thom. ........................................................... 53 Tabla 9 Rangos para reclasificación de pendientes. ................................................................... 57 Tabla 10 Rangos para reclasificación de aspectos. ..................................................................... 57 Tabla 11 Índice morfológico obtenido por combinación de pendientes y aspectos. .................... 58 Tabla 12 Regresión lineal en series de precipitación para las estaciones en estudio. ................... 65 Tabla 13 Prueba de rachas en series anuales de precipitación. ................................................... 67 Tabla 14 Prueba de rachas en series anuales de temperatura ...................................................... 67 Tabla 15 Temperaturas referenciales para las estaciones Sigsig-Ricaurte ................................... 68 Tabla 16 Horas de sol mensuales estimadas para zona de estudio .............................................. 71 Tabla 17 Porcentaje de humedad en los suelos del área de estudio. ............................................ 72 Tabla 18 Porcentaje de materia orgánica en el área de estudio. .................................................. 73 Tabla 19 Estimación de la capacidad de campo. ........................................................................ 75 Tabla 20 Resumen de análisis estadístico en muestras de suelo.................................................. 76 Tabla 21 Estimación de precipitaciones mensuales para microcuenca Chaquilcay – Mulacapana ................................................................................................................................................. 77 Tabla 22 Estimación de temperaturas mensuales para microcuenca Chaquilcay – Mulacapana .. 77 Tabla 23 Estimación de la ETP para la Microcuenca Chaquilcay. .............................................. 78 Tabla 24 Estimación de la ETP Microcuenca Mulacapana. ........................................................ 78 Tabla 25 Estimación del Balance Hídrico Microcuenca Chaquilcay. ......................................... 79 Tabla 26 Estimación del Balance Hídrico Microcuenca Mulacapana ......................................... 81 Tabla 27 Medición del caudal en la quebrada Chaquilcay. ......................................................... 82
XIII
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Esquema del Ciclo Hidrológico. ................................................................................. 25 Figura 2: Representación en diagrama de bloques del sistema hidrológico global. ..................... 25 Figura 3: División de una Cuenca Hidrográfica. ........................................................................ 26 Figura 4: Descripción del cauce. ................................................................................................ 28 Figura 5: Tipos de escorrentía. .................................................................................................. 33 Figura 6: Representación de la Evapotranspiración .................................................................... 35 Figura 7: Repartición de la evapotranspiración en evaporación y transpiración .......................... 35 Figura 8: Representación del funcionamiento de un lisímetro. ................................................... 38 Figura 9: Gradiente de temperatura. .......................................................................................... 43 Figura 10: Gráfica de curva de doble masa. ............................................................................... 55 Figura 11: Esquema para estimar horas de sol. .......................................................................... 56 Figura 12: Esquema de la estimación del caudal en una sección transversal de un río. ............... 62 Figura 13: Regresión lineal para las series de precipitación en el mes de enero. Estación Gualaceo vs Estación Paute. ...................................................................................................... 64 Figura 14: Curva de Doble Masa Estación Paute – Gualaceo ..................................................... 68 Figura 15: Reclasificación de Pendientes y Aspectos ................................................................. 69 Figura 16: Índice morfológico obtenido de la combinación de pendiente-aspecto ...................... 70 Figura 17: Horas de sol para el mes de enero ............................................................................. 71 Figura 18: Comparación de horas estimadas y horas teóricas. .................................................... 72 Figura 19: Relación Materia Orgánica - Contenido de Humedad. .............................................. 74 Figura 20: Diagrama de cajas del porcentaje Humedad-Materia Orgánica. ................................ 75 Figura 21: Diagrama de cajas sobre la capacidad de campo ....................................................... 76 Figura 22: Representación del Balance Hídrico M. Chaquilcay. ................................................ 80 Figura 23: Representación del Balance Hídrico M. Mulacapana. ............................................... 81 Figura 24: Relación nivel – caudal para la quebrada Chaquilcay................................................ 82
XIV
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1: Ecuación de la retención de lluvia en el follaje (Ret) .............................................. 30 Ecuación 2: Ecuación del balance hídrico en lisímetro .............................................................. 38 Ecuación 3: Ecuación para estimar evapotranspiración mediante FAO Penman-Monteith. ........ 39 Ecuación 4: Ecuación para estimar evapotranspiración mediante Hargreaves. ........................... 40 Ecuación 5: Ecuación para estimar ET mediante Thornthwaite. ................................................. 41 Ecuación 6: Ecuación para determinar la humedad relativa........................................................ 45 Ecuación 7: Ecuación general del balance hídrico. .................................................................... 46 Ecuación 8: Ecuación para estimar cantidad de agua existente en una cuenca. ........................... 46 Ecuación 9: Ecuación de regresión lineal. .................................................................................. 51 Ecuación 10: Correlación de Pearson. ....................................................................................... 52 Ecuación 11: Ecuación del factor de corrección en curva de doble masa. ................................... 54 Ecuación 12: Ecuación para determinar humedad en el suelo. ................................................... 60 Ecuación 13: Ecuación para determinar materia orgánica en el suelo ......................................... 60 Ecuación 14: Ecuación de capacidad de campo en suelo. ........................................................... 61 Ecuación 15: Cálculo del área para una subsección ................................................................... 62
15
1 INTRODUCCIÓN
Durante varios años se ha gestionado el agua con el fin de garantizar el suministro servicios
ecosistémicos claves para el bienestar de la sociedad. Pero, la presión humana sobre el recurso
hídrico ha venido alterando sustancialmente su ciclo natural, agravando su disponibilidad y
limitando la capacidad de los ecosistemas. Estas interferencias antrópicas fundamentalmente se
basan en el cambio de uso de suelo provocada por la tala indiscriminada, expansión de la frontera
agrícola, contaminación de cuerpos agua, aumento de asentamientos poblacionales en zonas de
recarga hídrica, entre otros (Willaarts et al., 2008).
Acorde con lo mencionado, nuestro país tiene el privilegio en contar dentro de su territorio con
los Andes tropicales, considerados hidrológicamente como una de las regiones más diversas del
mundo (Crespo et al., 2011), esta atribución permite al Ecuador aprovechar el agua para mantener
su desarrollo socioeconómico. Aunque, hoy por hoy han surgido problemas sobre disponibilidad
de agua en varios sectores, es oportuno manifestar que la escasez cuantitativa del agua está
asociada al crecimiento poblacional, que por incidencia en la naturaleza se atribuye directa e
indirectamente la responsabilidad sobre el cambio climático (Naciones Unidas, 1992).
En este sentido, el país cuenta con información meteorológica e hidrológica básica, que permite
mejorar los conocimientos sobre la variabilidad climática, así como la disponibilidad de agua en
sus distintos cuerpos; dicha información es indispensable para estimar el balance hídrico mediante
la comparación de los aportes y pérdidas de agua, a nivel temporal y espacial, permitiendo analizar
mediante una toma de decisiones la posible ejecución de planes de protección y a su vez disponer
de un contenido base para el estudio de proyectos a futuro (Hernando et al., 2012).
Por otra parte, en la actualidad se ha logrado observar que la variabilidad climática ha tenido
fuertes repercusiones en el comportamiento temporal y espacial de sus parámetros meteorológicos
16
debido a la incesante amenaza del cambio climático, el cual está relacionado a la ocurrencia de
eventos extremos capaces de limitar la disponibilidad de agua. Por ende, es importante realizar
una cuantificación del recurso hídrico con el fin de resolver problemas, tanto teóricos como
prácticos (Echevarría & Montoya, 2015).
Esta información presentada con brevedad sobre el recurso hídrico y la relación que llega a
tener con el lugar de estudio, se prevé que la variabilidad en las características térmicas, así como
en las precipitaciones, influirán en el balance hídrico de las Microcuencas Chaquilcay y
Mulacapana. ¿Cómo serán? ¿De qué manera influirá en las condiciones del agua en ambas
microcuencas?
El presente trabajo surge en función de estas preguntas ya que se enfoca en la estimación del
balance hídrico comprendido como un estudio comparativo de aportes y pérdidas de agua en las
microcuencas Chaquilcay y Mulacapana, áreas en donde las quebradas principales brotan del
Bosque y Vegetación Protectora Aguarongo; ecosistema que ha sido intervenido por las
comunidades aledañas favoreciendo el desarrollo de sus actividades, pero a su vez causando
deterioro ambiental.
La realización del estudio incluye la aplicación de las normas técnicas establecidas por el
Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI), las mismas que hacen referencia a la
elección de la estación meteorológica en función del radio de acción y de las características del
terreno, además de adoptar criterios de la Organización Meteorológica Mundial (OMM) en donde
los registros de cada estación deben tener por lo menos 30 años para llevar a cabo un análisis
climatológico, estas observaciones permitirán seleccionar 4 estaciones que en base a tratamientos
estadísticos de regresión lineal, homogeneización o consistencia pretenderá rellenar series
incompletas para lograr aprovechar datos fiables, útiles en la estimación evapotranspiración por el
17
método de Thornthwaite y posteriormente para determinar el balance hídrico, estos resultados se
ingresaran en un Sistema de Información Geográfica (SIG) para afinar la evaluación espacio-
temporal y obtener un zonificación deseada.
1.1 Problema
En las últimas décadas el planeta ha experimentado un cambio progresivo de las condiciones
climáticas, como consecuencia ha tenido aumentos de frecuencia y severidad de fenómenos, como
inundaciones y sequías (Stehr et al., 2010). En el cuarto informe del Panel Intergubernamental para
el Cambio Climático (IPCC, 2007) se manifiesta que durante el siglo XX, la temperatura promedio
aumentó aproximadamente 0.6 oC, con un margen ± 0.2 oC y es posible que actividades del hombre
hayan contribuido a producir estas variaciones anómalas. En un nuevo estudio realizado por
Magrin en el 2015, mostró condiciones más preocupantes para América Latina y el Caribe ya que
se registra un aumento temperatura de 0.5 oC a 3 oC en el período 1901-2012; para estas regiones
es un impacto considerable porque su dependencia económica está ligada a la agricultura y a los
recursos naturales.
Mientras el calentamiento de la atmósfera está en paulatino aumento, la modificación de los
demás parámetros climáticos asociados al ciclo hidrológico: precipitación, nubosidad y
evaporación muestran tendencias muy variables, tanto a escala global como regional impactando
directamente sobre la disponibilidad de agua, ya que se alteran los regímenes de precipitación y el
proceso de evapotranspiración (De La Casa & Nasello, 2015).
Por otro lado, así como el ciclo hidrológico es un concepto fundamental de la hidrología, la
cuenca hidrográfica es su unidad básica de estudio. Beniston (2003) manifiesta que a nivel mundial
alrededor del 40% de la población vive en cuencas hidrográficas de ríos que nacen en diferentes
regiones montañosas del planeta, y que la importancia hidrológica de estas zonas montañosas está
18
en agudo contraste con su vulnerabilidad a causa de la actividad humana que invade las áreas
naturales ejerciendo presión sobre el ecosistema.
A nivel del área de estudio, las microcuencas Chaquilcay y Mulacapana son áreas naturales de
interés en el Bosque y Vegetación Protectora Aguarongo, donde el agua es el bien ambiental más
importante de este ecosistema, pero esto podría cambiar, a consecuencia de la intervención humana
que ha aprovechado el bosque por encima de sus posibilidades reales, incitando al cambio abrupto
de suelo, a la expansión de las fronteras agrícolas (Minga et al., 2002), a la descarga de desechos
orgánicos e inorgánicos en las principales fuentes de agua entre ellas la quebrada Chaquilcay
(PDYOT Jadán, 2015).
De acuerdo a estudios realizados en el período 2000 – 2008 para la Parroquia Jadán y Zhidmad,
se obtiene una tasa de degradación del bosque de 13.49 Ha/año comprendido entre bosque nativo
y vegetación arbustiva (PDYOT Jadán, 2015; PDYOT Zhidmad, 2015). La pérdida de la
vegetación en el área protegida dificulta el cumplimiento del ciclo hidrológico produciendo una
disminución de este servicio ambiental, que relacionada con la frágil interpretación de la gestión
y protección hídrica, generan conflictos entre las comunidades asentadas (Minga et al., 2002;
Prado, 2015).
Lo que se pretende con este trabajo es colaborar con datos e información fiable acerca del
estado actual de los recursos hídricos, así como los tratamientos estadísticos sobre variables
meteorológicas y por último la divulgación de la información para presentes y futuras
investigaciones.
1.2 Delimitación del área de estudio
La delimitación del área de estudio empieza en el Bosque y Vegetación Protectora Aguarongo
(BVPA) declarado así mediante Acuerdo Ministerial en 1985 y publicado en el Registro oficial
19
No- 255 (PDYOT Zhidmad, 2015). Su zona de amortiguamiento está caracterizada por bosque
húmedo montano bajo (bhMb). Según la delimitación del Ministerio del Ambiente (MAE)
divulgada desde el año 2015 en el Sistema Nacional de Información (SNI), el bosque tiene de
superficie 1942.18 Ha. Geográficamente se encuentra localizado 78º49`00” y 78º52`27”, de
longitud oeste y de 2º53`43” y 2º59`56” latitud sur. Las coordenadas UTM son 742689 - 9679745
y 736274 - 9668288.
Bajo el amparo del MAE, esta área protegida es la principal fuente de abastecimiento de agua
para comunidades de los cantones Gualaceo, Sigsig, y Cuenca. Por lo general, en el Bosque
Aguarongo se registran 191 quebradas (Minga et al., 2002); que relacionadas con las características
topográficas del terreno, permiten la delimitación de 4 microcuencas conocidas como:
Microcuenca de la Quebrada Chaquilcay
Microcuenca de la Quebrada Mulacapana
Microcuenca de la Quebrada Huayrapungo
Microcuenca de la Quebrada Quillosisa
Zonas de drenaje que pertenecen a la cuenca media del río Paute y en donde, este estudio se
dirige a la estimación del balance hídrico en las microcuencas Chaquilcay y Mulacapana (Ver
Anexo 1).
1.2.1 Microcuenca de la Quebrada Chaquilcay
La Microcuenca de la Quebrada Chaquilcay se localiza, en coordenadas geográficas entre los
meridianos 78º48`54” y 78º51`08” al oeste del meridiano de Greenwich, y los paralelos 2º51`28”
y 2º56`35” de latitud sur, representando en coordenadas métricas: 742876 - 9683894 y 738733 -
9674451. De acuerdo con la ubicación política territorial está situada en la parroquia Jadán, lugar
20
que pertenece al Cantón Gualaceo. Además, esta microcuenca cuenta con una extensión
aproximada de 2092.07 Ha. Superficie del cual el Bosque Aguarongo ocupa 939.07 Ha.
La superficie de esta microcuenca ha permitido que se encuentren emplazadas más de diez
comunidades (Ver Tabla 1).
Tabla 1 Comunidades que forman parte de la Microcuenca Chaquilcay.
Comunidades San Gabriel Dotaxi
Dungla Santa Rosa de Chichin San Miguel Llayzhatan Cahuazhun Huabisay Guillancho Tablón
San Juan Pamba Chicticay Turuapana
Fuente: Sistema Nacional de Información (SNI). Elaborado: Autor.
1.2.1.1 Topografía de la Microcuenca Chaquilcay
La zona de estudio tiene pendiente empinada con un promedio del 34% y está enmarcada por
una franja altitudinal comprendidas entre 3242 msnm - 2271 msnm con una diferencia de 971
msnm entre las cotas más alta y las más bajas.
1.2.1.2 Edafología de la Microcuenca Chaquilcay
En la información adquirida del Sistema Nacional de Información y Gestión de Tierras Rurales
e Infraestructura Tecnológica (SIGTIERRAS), según su edafología los tipos de suelos
predominantes son Inceptisoles, Mollisoles, Alfisoles. En estos órdenes de suelos, las texturas que
imperan son de tipo arcilloso, arcillo-limoso, limoso, franco, franco-arcilloso y franco arcillo-
arenoso (Ver Anexo 2).
21
1.2.1.3 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Chaquilcay
De acuerdo con el SIGTIERRAS, se puede constatar que la vegetación es variada y en algunos
sectores muy abundantes debida a los extensos cuerpos de agua; sobre el uso de suelo también se
observa obras civiles como un embalse de agua y emplazamientos de canteras.
Por otro lado, gran parte de superficie está ocupada por cultivo de temporalidad permanente
como pasto cultivado (Ver Tabla 2), mientras en la parte sur y este de la microcuenca se sitúa
bosque nativo (Ver Anexo 3).
Tabla 2 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Chaquilcay.
Tipo Área (Ha) Bosque nativo 397.64
Eucalipto 151.5 Maíz suave 27.65
Pasto cultivado 778.75 Cultivos de rosa 1.8
Vegetación arbustiva 663.68 Vegetación herbácea 67.7
Cantera 1.36 Embalse 1.98
Total 2092.07 Fuente: SIGTIERRAS.
Elaborado: Autor.
1.2.2 Microcuenca de la Quebrada Mulacapana
La Microcuenca de la Quebrada Mulacapana se localiza, en coordenadas geográficas entre los
meridianos 78º50`33” y 78º51`56” al oeste del meridiano de Greenwich, y los paralelos 2º56`07”
y 2º57`33” de latitud sur, representando en coordenadas métricas: 739807 - 9675330 y 737248 -
9672678. De acuerdo con la ubicación política territorial está ubicada en la parroquia Zhidmad,
lugar que pertenece al Cantón Gualaceo. Además, esta microcuenca cuenta con una extensión
aproximada de 421.05 Ha. Superficie del cual el Bosque Aguarongo ocupa 178.38 Ha.
22
La comunidad más influyente sobre la Microcuenca Mulacapana es San José de Lalcote.
1.2.2.1 Topografía de la Microcuenca Mulacapana
La zona de estudio tiene pendiente promedio de 30% y está enmarcada por una franja
altitudinal comprendidas entre 3231 msnm - 2866 msnm con una diferencia de 365 msnm entre
las cotas más alta y las más bajas.
1.2.2.2 Edafología de la Microcuenca Mulacapana
En su edafología, los suelos predominantes son Inceptisoles, Alfisoles, Andisoles. En estos
órdenes de suelos, las texturas que imperan son de tipo arcilloso, arcillo-arenoso, limoso, franco-
arenoso (Ver Anexo 2).
1.2.2.3 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Mulacapana
A diferencia de la microcuenca Chaquilcay, en la microcuenca Mulacapana existe menor tipo
de cobertura y uso de suelo (Ver Tabla 3), se observa que la vegetación arbustiva tiene
predominancia sobre el pasto cultivado (Ver Anexo 3), esto puede ser por el acceso complejo a la
zona de drenaje.
Tabla 3 Tipo de cobertura y uso de suelo en la Microcuenca Mulacapana.
Tipo Área (Ha) Bosque nativo 82.94 Pasto cultivado 72.94
Vegetación arbustiva 265.17 Total 421.05
Fuente: SIGTIERRAS. Elaborado: Autor.
1.3 Explicación del problema
En Ecuador se observa una escasa información sobre la variabilidad climática y su repercusión
en el recurso hídrico principalmente en proyectos relacionados con el balance hídrico en cuencas
hidrográficas, dada que es una herramienta importante para comprender los aportes y pérdidas de
23
agua, se plantea el presente estudio que tiene como propósito evaluar el estado actual de
disponibilidad agua en un área durante un período específico de tiempo. A partir de estas
estimaciones del balance hídrico se espera brindar una asistencia para fortalecer la gestión del
agua.
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo general
Determinar el balance hídrico de las cuencas hidrográficas localizadas en el área de influencia
de los sectores Jadán y Zhidmad con el Bosque y Vegetación Protectora Aguarongo (BVPA),
mediante recopilación de registros meteorológicos y generación de información en campo.
1.4.2 Objetivos específicos
• Corregir y validar los datos de las variables de Precipitación, Temperatura y Heliofanía,
registradas en las estaciones meteorológicas cercanas al área de influencia del BVPA con
los sectores Jadán y Zhidmad.
• Evaluar los caudales en los principales cauces de la red hídrica de desagüe del área de
influencia del BVPA con los sectores Jadán y Zhidmad.
• Analizar el comportamiento hídrico en el área influencia del BVPA con los sectores Jadán
y Zhidmad.
1.5 Fundamentación teórica
1.5.1 Ciclo Hidrológico
El agua tiene importancia universal, ya que es una necesidad básica para todas las formas de
vida. Aproximadamente el 72% de la superficie de la Tierra está compuesta por agua y se encuentra
distribuida entre: océanos, ríos, lagos, reservorios y glaciares (Prieto, 2009).
24
Al ciclo natural del agua, científicamente se le llama ciclo hidrológico y es considerado el
concepto fundamental de la hidrología (Aparicio, 2015).
Como se trata de un ciclo, no hay un inicio o un final definido, por eso basta elegir un proceso
de partida. Esencialmente, la dinámica del ciclo hidrológico es determinada por condiciones como:
la radiación solar relacionada con la evaporación del agua, los efectos de la gravedad porque el
agua condensada desciende en forma de precipitación, y las interacciones de las capas superiores
de la Tierra: atmósfera, litosfera y biosfera (IDEAM, 2010; Ordoñez, 2011).
El ciclo, está gobernado por procesos naturales que ocurren de manera continua (Ver Figura
1). El agua de los océanos, de los ríos, de los lagos, de la capa superficial de los suelos y de las
plantas se evapora por acción de la radiación solar. Las corrientes ascendentes de aire llevan el
vapor a las capas superiores de la atmósfera, donde la menor temperatura causa que el vapor de
agua se condense y se precipite en forma de lluvia, nieve o granizo. La nieve se acumula en capas
de hielo que en climas cálidos durante la primavera se derriten, y recorren la superficie del terreno
como agua de deshielo. Por otro lado, cuando se precipita el agua de las lluvias esta infiltra en el
suelo, y el resto se escurre por la superficie hasta los cursos de agua o retorna a la atmósfera por
la evaporación, formando nuevas nubes. Una parte que se infiltra en el suelo va a abastecer los
acuíferos, depósitos de agua subterránea que, a su vez, van a alimentar los ríos y lagos (USGS,
2016).
25
Figura 1: Esquema del Ciclo Hidrológico.
Fuente: NOAA, National Weather Service Jetstream.
1.5.2 Sistema Hidrológico
La dinámica del ciclo hidrológico es muy compleja por lo que nunca puede ser totalmente
conocida. Sin embargo, de manera simplificada puede visualizarse como un sistema hidrológico
en donde los componentes principales son la precipitación, la evaporación y el escurrimiento. Para
su análisis puede dividirse en tres subsistemas (Ver Figura 2), estos son estudiados por separado,
y seguidamente se combinan los resultados de acuerdo a la interacción que hay entre ellos (IMFIA,
2010).
Figura 2: Representación en diagrama de bloques del sistema hidrológico global.
Fuente: Chow et al., 1994.
26
Por otro lado, el sistema natural fundamental que se trabaja en la hidrología es la cuenca u
hoya hidrográfica (Gutiérrez, 2014).
1.5.2.1 Cuenca Hidrográfica
La cuenca hidrográfica puede ser definida como una unidad geográfica, delimitada de manera
natural por la divisoria de aguas que limitan las zonas de terreno drenado por un río principal y
corrientes tributarias, se encuentran conectadas de tal forma que todo escurrimiento originado en
el área es descargada a través de una sola salida (Prieto, 2009).
Asimismo, las cuencas hidrográficas se dividen en subcuencas y microcuencas (Ver Figura 3).
La subcuenca está delimitada por la divisoria de aguas de un afluente, y la microcuenca es una
parte de la subcuenca. En ambas unidades se encuentran elementos que se interrelacionan entre sí,
los más importantes son: agua, suelo y bosque (Echevarría & Montoya, 2015).
Figura 3: División de una Cuenca Hidrográfica. Fuente: Centro Regional de Capacitación en Cuencas(CRCC), 2017.
En contexto, FAO (2017) manifiesta que los bosques y los árboles desempeñan un papel muy
importante en los procesos hidrológicos de las cuencas hidrográficas, suministrando el 70% de
agua dulce.
Simultáneamente, el tener conocimiento sobre el régimen hídrico en una cuenca hidrográfica
es esencial, porque “las funciones del ecosistema, el comportamiento hidrológico y la capacidad
27
de captación de agua de una cuenca hidrográfica, depende de la variación temporal y espacial de
los patrones de las variables climáticas y de las características fisiográficas de la cuenca”(Gutiérrez
et al., 2013).
• Componentes físicos de una Cuenca Hidrográfica
• Ladera
Es una característica topográfica conocida como pendiente o declive de un terreno por
cualquiera de sus lados. Campos (1992) la considera como una cualidad muy importante en el
estudio de cuencas hidrográficas por la relación con los fenómenos de infiltración, escurrimiento,
humedad del suelo y la contribución del agua subterránea al flujo de los cauces.
Además, este desnivel permite controlar gran parte de la velocidad con que se genera la
escorrentía superficial. Si las laderas son accidentadas se provoca una erosión de escorrentía
superficial acentuada, caso contrario si son suaves, la suspensión de partículas de tierra en el agua
fluye y penetra por las micro-depresiones locales, formando costras con una permeabilidad muy
reducida (Seoánez, 2001).
Por otra parte, la topografía irregular y las grandes diferencias de pendiente, exposición y
elevación dan lugar a fuertes gradientes de temperatura y precipitación, efectos de sombreado y
microclimas locales (Buytaert et al., 2011).
• Acuífero
Se lo precisa como el volumen subterráneo de roca y arena, que por los poros y/o grieta
favorece el movimiento de agua. Esta agua subterránea que está acumulada en los acuíferos es un
elemento fundamental del ciclo hidrológico porque gran parte de las precipitaciones que se
infiltran en el suelo, vienen a recargar los acuíferos en las partes más bajas de la cuenca (Ordoñez,
2011a).
28
• Cauce
El cauce también conocido como lecho fluvial es la concavidad del terreno (puede ser descrito
por orillas y riberas) por donde fluye el agua con continuidad. Posee un caudal determinado que
puede variar con los cambios de precipitación a lo largo del año, este caudal puede desembocar en
un cuerpo de agua denominado afluente (Ver Figura 4).
Figura 4: Descripción del cauce.
Fuente: La Tierra y El Universo, 2016.
1.5.2.2 Precipitación
Dentro del ciclo hidrológico, la precipitación consiste en una variable de entrada, fundamental
para el entendimiento de la dinámica del medio físico. La precipitación se entiende en hidrología
como toda agua proveniente del medio atmosférico que alcanza la superficie terrestre. Cuando en
las masas de aire registran temperaturas inferiores a los 0 °C, se presenta una precipitación sólida,
conocida como granizo o nieve (Barros & Troncoso, 2010).
La cantidad y la distribución de las precipitaciones, que cae anualmente en cierta área son de
relevante importancia, porque constituye un factor determinante tanto en la distribución geográfica
de la vegetación como en la clasificación del clima, definiendo así regiones áridas, semiáridas,
húmedas y super-húmedas (Seoánez, 2001).
29
Para representar gráficamente la distribución de las lluvias en un lugar, se necesita la
información registrada por las estaciones meteorológicas, para sobre un mapa zonal generar líneas
que van uniendo puntos de igual valor de precipitación, a dichas curvas se las conoce como
isoyetas.
De acuerdo a Prieto (2009) las precipitaciones se dividen en:
• Precipitación inefectiva: son las partículas agua que se evaporan antes de llegar al suelo.
• Precipitación interceptada: parte del agua lluvia interceptada por la vegetación (hojas) y
devuelta a la atmósfera en forma de evaporación. Pero el agua que escurre antes de la
evaporación llega instaurarse como precipitación efectiva.
Es un proceso complejo de medir y cuantificar, porque la precipitación se pierde por
evaporación y transpiración (Gutiérrez, 2014).
• Precipitación efectiva: es la cantidad de agua que consigue llegar al suelo directa o
indirectamente, esta se mide en milímetros de precipitación o litros de agua precipitados
sobre un metro cuadrado (1 mm = 1 lt/m²), su medición se realiza por pluviómetros y
pluviógrafos. Asimismo, no toda esta agua lluvia puede ser aprovechada porque cierta
cantidad se infiltra y otra fluye en forma escorrentía.
- Intercepción de la precipitación
En el tema de precipitación, ya se mencionó que intercepción quiere decir, parte del agua lluvia
interceptada por la vegetación y como resultado se producen procesos de evaporación y
transpiración. Por consiguiente, esta sección se orienta a ser una reseña de estudios sobre la
intercepción de precipitaciones en bosques.
De acuerdo a Prieto (2009), Horton manifiesta que “Los bosque de diversas especies pierden
por intercepción el 70% de las lluvias ligeras y promedio del 22% de las lluvias fuertes”
30
Para ser más específicos sobre el tema, se han realizado varias investigaciones:
• Butler (1957) en su libro titulado como Engineering Hydrology consideró que “La
retención de lluvia en follajes es del 12% y en bosques muy densos puede llegar a ser del
20%”.
• Myers (1997) realizo un estudio titulado The world's forests and their ecosystem services
donde señala que “Un bosque cerrado puede interceptar 35% de la precipitación mientras
que un bosque abierto menos del 20% y una plantación forestal sólo 12%”.
• Flores et al., (2005) en su publicación sobre Intercepción de agua de lluvia en bosques de
clima templado señalan que “En promedio los bosques tropicales interceptan de 10 a 30%
del total de la lluvia, mientras que los bosques templados el rango se estima de un 10 a
20%”.
Por otra parte, la investigación desarrollada por Schosinsky (2006) hace utilidad de los valores
intercepción definiéndolos como coeficiente de follaje (Cfo), para estimar la retención de lluvia
mensual interceptada por el follaje (Ret):
Ecuación 1: Ecuación de la retención de lluvia en el follaje (Ret)
Ret = P x CfoDonde: P = Precipitación mensual [mm/mes].Cfo = Coeficiente de retención del follaje [adimensional].
• Infiltración
La infiltración es un componente fundamental en la regulación del agua, se describe como el
proceso de entrada de agua lluvia en la capa superficial del suelo satisfaciendo la deficiencia de
humedad, y si hay exceso esta desplaza hacia niveles inferiores, para ser parte del agua subterránea;
31
porción del agua infiltrada varia gradualmente por la precipitación y la temperatura del suelo
(Prieto, 2009).
• Capacidad de infiltración
Es la cantidad máxima de agua que puede infiltrarse en el suelo dentro de cierto tiempo, está
expresada en mm/h. La capacidad de infiltración solo se alcanza cuando hay excesiva
precipitación. De lo contrario, la tasa de infiltración en el suelo no es máxima, y por ende no es
equivalente a la capacidad de infiltración.
El suelo puede mejorar su capacidad de infiltración con la incorporación de materia orgánica;
la misma resulta de la descomposición de material vegetal y animal por acción de organismos
saprofitos. La materia orgánica al descomponerse y mezclarse en el suelo, cubre las partículas
minerales con una substancia porosa altamente absorbente, permitiendo incrementar directamente
de retención de agua en los suelos (Chirinos & Díaz, 2008; Prieto, 2009).
- Factores que influyen en la capacidad de infiltración
Son varios los factores que influyen en la infiltración del agua en un suelo. A continuación, se
enumeran cada uno de ellos.
• Tipo de suelo: La capacidad de infiltración varía directamente con la porosidad del suelo,
con el tamaño de las partículas del suelo (distribución granulométrica) y el estado de
fisuración de las rocas. Se considera que los suelos muy porosos tienen una alta capacidad
de infiltración y almacenamiento, promoviendo así el escurrimiento subsuperficial
(Buytaert et al., 2011; Murray et al., 2011).
• Grado de humedad del suelo: El suelo en estado seco tiene mayor capacidad de infiltración,
por el hecho de que a la acción gravitacional se suman las fuerzas capilares. De otro modo,
32
cuanto mayor sea la humedad del suelo, menor será la capacidad de infiltración (Govaerts
et al., 2013; Amancha, 2015).
• Compactación por la acción de hombres y animales: La compactación de la superficie del
suelo lo hace más impermeable, disminuyendo la capacidad de infiltración.
• Acción de la precipitación sobre el suelo: La acción de la lluvia sobre el suelo tiende a
disminuir la capacidad de infiltración, cuando se supera un cierto umbral mínimo exigible.
• Cobertura vegetal: La presencia de la cobertura vegetal tiende a aumentar la capacidad de
infiltración del suelo. Además, por dificultar el flujo superficial y por absorber la humedad
del suelo, posibilita la ocurrencia de mayores valores de la capacidad de infiltración.
• Temperatura del suelo: Si la temperatura es suficientemente baja produce de la congelación
del agua recibida, dificultando la infiltración. Dicho de otra manera las temperaturas
menores provocan el aumento de la viscosidad, reduciendo la filtración (Amancha, 2015).
1.5.2.3 Escorrentía
Uno de los procesos de transporte del agua dentro del ciclo hidrológico es la escorrentía,
descrito como el agua procedente de la precipitación que transita sobre o bajo la superficie terrestre
y que alcanza a una corriente para posteriormente ser drenada hasta la salida de la cuenca
(Aparicio, 2015).
Esta circulación del agua puede dividirse en tres clases (Ver Figura 5):
• Escorrentía superficial
• Escorrentía subsuperficial o hipodérmica
• Escorrentía subterránea
33
- Escorrentía superficial
Se genera cuando los poros del terreno son saturados de agua mediante la infiltración, de
manera que parte del agua lluvia por acción de la gravedad comienzan escurrirse rápidamente por
la superficie del terreno hasta el cauce más cercano. El volumen de la escorrentía superficial que
se genere dependerá de las condiciones climáticas y las características fisiográficas de la cuenca
(Oñate, 2009).
- Escorrentía Subsuperficial o Hipodérmica
Se produce de las precipitaciones que se infiltran en una zona parcialmente saturada y se
desliza lentamente a través de los horizontes superiores del suelo para emerger en algún sitio de la
superficie ubicado más bajo del punto de infiltración, sin llegar a aumentar el nivel freático
(Guisbert et al., 2006).
- Escorrentía Subterránea
Debido a la infiltración del agua hacia las zonas de saturación, este flujo escurre lentamente
por los niveles inferiores al freático para emerger a una red hidrográfica, produciendo el caudal
base de los ríos y desempeñando un papel regulador del nivel freático (Guisbert et al., 2006).
Figura 5: Tipos de escorrentía.
Fuente: EPA, About Soil Water and Sediment.
34
1.5.2.4 Evaporación
La evaporación es un proceso natural que ocurre en la superficie, tanto terrestre como marítima,
consiste básicamente en la transformación del agua de un estado líquido a uno gaseoso, por medio
de fuentes energía que inciden sobre la superficie liquida, calentándola y, a su vez, evaporándola
para formar vapor de agua. La principal fuente de energía calórica es la radiación solar (Chow et
al., 1994); aunque la evaporación se representa en milímetros (mm) no es fácil de medir, de hecho,
no es una magnitud que se mida en los observatorios meteorológicos (Seoánez, 2001).
Por otro lado, los cambios proporcionales de la evaporación a lo largo de un período de tiempo
pueden estar relacionados con modificaciones en el uso del suelo, cobertura vegetal y clima
(Delgadillo et al., 2015).
1.5.2.5 Transpiración
Generalmente, la transpiración se conoce como la cantidad de agua evaporada por acción
fisiológica de las plantas, ocurrido principalmente a través de las estomas; se mide en milímetros
(mm).
La transpiración vegetal, aparte de regular infinidad de procesos del reino vegetal, se
desempeña como la principal fuente de mantenimiento de la humedad del aire (Seoánez, 2001).
Asimismo, Seoánez (2001) ostenta que “las plantas pierden agua en las primeras horas de la
mañana, y se hidratan en el atardecer y anochecer. Además, que la capacidad de reserva de agua
varía según la especie, pues las de gran transpiración, son la mayoría de las frondosas, cuya
autonomía hídrica es 26-28 horas”.
1.5.2.6 Evapotranspiración (ET)
Evapotranspiración es un componente fundamental del ciclo del agua y de gran importancia
para el ciclo energético. Se entiende como el conjunto de dos procesos: evaporación y
35
transpiración. La ET incluye la evaporación de agua del suelo, de superficies líquidas (ríos, lagos)
y la transpiración de las plantas por las estomas de las hojas (Ver Figura 6). A menudo la
evapotranspiración se expresa en mm, sea por día, mes, ciclo o estación.
Figura 6: Representación de la Evapotranspiración Fuente : Allen et al., 2006
También, la evapotranspiración es un parámetro importante para estimar las necesidades
hídricas de los cultivos y por consiguiente la programación de riego. Allen et al., (2006) manifiesta
que, la evaporación del agua en el suelo se da en las primeras etapas del cultivo, y cuando la
superficie está invadida por cobertura vegetal, más del 90 % de la ET ocurre por transpiración
convirtiéndose en el proceso principal (Ver Figura 7).
Figura 7: Repartición de la evapotranspiración en evaporación y transpiración
Fuente: Allen et al., 2006
36
Los principales parámetros climáticos que afectan la evapotranspiración son la radiación, la
temperatura de aire, la humedad atmosférica y la velocidad del viento (Llanes et al., 2013). A
pesar, que al realizar estudios sobre la ET también se tienen inconvenientes, por la escasa
información de datos, promoviendo así el uso de modelos predictivos como una alternativa
necesaria a desarrollar (Vega & Jara, 2009).
Por otra parte, el término evapotranspiración involucra los conceptos de: evapotranspiración
potencial, evapotranspiración real, evapotranspiración de referencia.
• Evapotranspiración potencial (ETP): se considera como la máxima evaporación posible
cuando el suelo está completamente cubierto de vegetación, sin llegar a un estrés hídrico
(Carchi, 2015). También, Seoánez (2001) manifiesta que la evaporación potencial es el
límite superior hacia el que tiende la evapotranspiración real según sea la disponibilidad de
agua a nivel de la cubierta vegetal.
• Evapotranspiración real (ETR): Es la cantidad de agua que realmente pasa a la atmósfera
por el proceso de evapotranspiración. Es evidente que la ETR ≤ ETP, por consecuente el
valor máximo de la ETR podría ser la evapotranspiración potencial (Gutiérrez, 2014).
Sánchez (2010) elabora ejemplos relacionados a estas condiciones: ETR < ETP, la ETP en un
lugar desértico puede ser 6 mm/día y la ETR resulta de 0, porque no hay agua para evapotranspirar.
Hay situaciones en que la ETR = ETP, por presentar escenarios de óptimos en humedad y
desarrollo vegetal.
• Evapotranspiración de referencia (ETo): El conocimiento de la evapotranspiración de
referencia (ETo) es de gran relevancia en la estimación de la necesidad de irrigación de los
cultivos, siendo uno de los primeros factores que debe ser conocido para un eficaz manejo
racional de recursos hídricos. Carchi (2015) manifiesta que ETo representa la tasa de
37
evapotranspiración de un cultivo en específico, que cubre totalmente el suelo y sin ninguna
restricción de agua.
• Coeficiente de Cultivo (Kc): Nos permite adaptar los valores de evapotranspiración de
referencia a las necesidades de riego de diferentes cultivos y dentro de estos a los distintos
estados de desarrollo (Allen et al., 2006).
Métodos de estimación de evapotranspiración.
Los métodos de estimación de la evapotranspiración se dividen en dos grandes grupos, directos
e indirectos. El primero, la evapotranspiración potencial puede ser determinada a partir de medidas
directas, los más frecuentes son: por estanques, lisímetros, parcelas, superficies naturales de
ensayo, y por métodos de los volúmenes afluentes-efluentes del balance hidrológico. El segundo,
se estima por medio de datos climáticos, donde la evaporación o la evapotranspiración son
estimadas por fórmulas empíricas (Sánchez, 2001).
Métodos directos
Aportan con valores que están muy cerca de la realidad y sirven para ajustar los parámetros de
los métodos empíricos. Entre los métodos directos están:
• Lisímetro
Es un método que ofrece información completa sobre todos los componentes del balance
hídrico. Los lisímetros no solo pueden utilizarse para medir la evapotranspiración, sino también
para la comprobación de fórmulas empíricas en la estimación de ET. El método es similar al
método Ramdas, pero es más elaborada, y ofrece una mayor precisión (Dastane, 1978).
El método del lisímetro radica en utilizar un recipiente de lámina galvanizada en forma de
cilindro o bandeja de aproximadamente 1m³, este recipiente es enterrado, sobre él se coloca el
suelo y el cultivo a estudiar en un entorno similar al sembrado en campo abierto. El consumo de
38
agua para las plantas se determina midiendo diariamente la diferencia de agua sobrante dentro del
lisímetro (Fuentes, 2003).
El recipiente tiene que encontrarse cerrado lateralmente para que el agua pueda escurrir por
gravedad hacia un conducto y luego almacenarse en un pequeño deposito (Ver Figura 8). Cerca al
lisímetro debe estar situado un pluviómetro para cuantificar las precipitaciones y así mismo
fundamentar la ecuación que expresa el balance hídrico en el lisímetro (Sánchez, 2010).
Ecuación 2: Ecuación del balance hídrico en lisímetro
PP = ET + Infiltración ± Δ W
Para determinar el almacenamiento de agua ( ± Δ W ) se mide la humedad suelo,
posteriormente se la convierte a lámina de agua expresada en milímetros (mm).
Figura 8: Representación del funcionamiento de un lisímetro.
Fuente : Sánchez, 2010.
• Parcelas experimentales en el campo
La obtención de la evapotranspiración por medio de parcelas experimentales depende de varios
factores. Este método sólo debe utilizarse para determinar la ET total, durante todo el ciclo del
cultivo, y no la ET diaria o semanal, por tanto en estos casos los errores serían grandes.
Básicamente, para Duarte & Díaz (2003) consiste en determinar la evapotranspiración,
controlando la disminución del contenido de humedad del suelo en la profundidad explorada por
39
raíces, pudiendo utilizar métodos gravimétricos. Este método aporta a ser más preciso, pero
representa un alto costo aplicarlo (Sánchez, 2010).
Métodos indirectos o empíricos
Existe una gran cantidad de métodos empíricos que tienen fundamentos físicos y teóricos, pero
la ausencia de parámetros meteorológicos dificulta su aplicación, como el método estándar
Penman-Monteith. Por otra parte, existen aquellos métodos que se adaptan a los parámetros
disponibles, volviendo menos compleja su utilización, entre los más nombrados hay los que
requieren solo temperatura del aire (Thornthwaite, 1948) y adicionalmente, humedad relativa y
altitud (Hargreaves ,1956).
• Método FAO Penman-Monteith (1990)
Es un método que combina el balance de energía radiante con principios aerodinámicos. Es
bastante preciso, pero exige la determinación de un gran número de datos meteorológicos, que en
la mayoría de las estaciones no están disponibles. Con el paso del tiempo la ecuación de Penman,
a pesar de su buena precisión, fue sufriendo modificaciones hasta que, en la década de 1960,
Monteith propuso una modificación a fin de considerar factores de resistencia del cultivo. De esta
forma, la ecuación original pasó a ser denominada Penman-Monteith y es considerada como
estándar por la FAO (Sánchez, 2001; Brito, 2008).
Ecuación 3: Ecuación para estimar evapotranspiración mediante FAO Penman-Monteith.
n 2 s a
o2
9000.408 Δ ( R - G ) + γ u ( e - e )T+273ET =
Δ + γ ( 1+0.34 u )
40
o-2 -1
n
a-2 -1
Donde:ET = Evapotranspiración de referencia, mm/díaR = Radiación neta en la superficie del cultivo, MJ m díaR = Radiación extraterrestre, mm/día G = Flujo de calor de suelo, MJ m día T = o
2
s
a
s a
Temperatura media del aire a 2m de altura, C u = Velocidad del viento a 2m de altura, m/s e = Presión de vapor de saturacion, kPa e = Presión real de vapor, kPae -e = Déficit de presión de v
o -1
o -1
apor, kPa Δ = Pendiente de la curva de presión de vapor, kPa C γ = Constante psicrométrica, kPa C
• Método Hargreaves (1956)
Este método fue presentado en el año 1956, “permite estimar el uso consuntivo mensual con
parámetros disponibles de temperatura media, humedad relativa media al medio día y duración del
día dependiente de la altitud” (Carrera, 2014).
Ecuación 4: Ecuación para estimar evapotranspiración mediante Hargreaves.
ETR = 17.37 k d T (1- 0.1 Hm)⋅ ⋅ ⋅ ⋅
o
Donde:ETR = Evapotranspiración Real, mm k = Coeficiente empírico de cultivo. d = Coeficiente mensual de duración del día. T = Temperatura media mensual en C. Hm = Humedad relativa media, al medio día.
• Método Thornthwaite (1948)
Este método empírico se basa en la temperatura media del aire, siendo esta su principal ventaja.
Se ha desarrollado para condiciones de clima húmedo con vegetación abundante logrando
excelentes resultados, normalmente presenta sub-estimación de la ETP en condiciones de clima
seco (Brito, 2008; Carchi, 2015).
41
En zonas montañosas, se puede observar que hay escasez de información sobre la medición de
variables meteorológicas como radicación, humedad, velocidad y dirección del viento. Implicando
la utilización del método de Thornthwaite, que necesita únicamente datos mensuales de
temperatura media.
Ecuación 5: Ecuación para estimar ET mediante Thornthwaite.
a(I)
c10TETP =16 Kd
I
cETP = Evapotranspiración potencial climática. T = Temperatura media del aire en el periodo considerado I = Índice térmico anual (suma de los 12 índices mensuales) Kd = Coeficiente de duración del sol y número de días del mes
1,51412
jj j
j
TI= i , siendo i = , donde:
5
∑
j
-7 3 -5 2 -2
T = Temperatura media mensual
a(I) = 6,75 10 I -7,71 10 I +1,79 10 I+0,49⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
N dKd = ×12 30
N = número máximo de horas de sol, dependiendo del mes y de la latitud.d = número de días del mes.
- Resumen de los métodos estimación de evapotranspiración.
Tabla 4 Comparación de los métodos de estimación para evapotranspiración.
Método Variables Ventaja Desventaja Otros
Penman-Monteith (FAO)
Temperatura, Horas de sol, Vel. Viento, Humedad
Provee resultados satisfactorios
Requiere de muchas variables por lo que puede resultar complejo sus cálculos.
Por tablas se obtienen otros parámetros necesarios.
Hargreaves Temperatura, Humedad
Requiere un mínimo de datos climatológicos.
Sobreestima la ETP en las costas y la subestima en altos movimiento de masa aire.
Necesita factores de corrección para tener en cuenta el efecto del cultivo.
42
Método Variables Ventaja Desventaja Otros
Thornthwaite Temperatura
Es confiable para términos largos; además proporciona resultados fiables entre el paralelo 40ºN y 40ºS.
Subestima la ET en climas secos. No es precisa para términos cortos.
Precisa de coeficiente de corrección relacionado con el número de: horas de sol, días.
Fuente: Sánchez, 2010; Silva & Campos, 2011; Llanes et al., 2013 Elaborado: Autor
1.5.3 Factores que influyen en el ciclo hidrológico
1.5.3.1 Temperatura
En la Meteorología e Hidrología se entiende como la cantidad de calor presente en la atmósfera
y que puede ser medido por termómetros (Barros & Troncoso, 2010)
Asimismo, las variaciones de temperatura se producen por movimientos de rotación y
traslación de la tierra, que por su posicionamiento va absorbiendo radiación solar, para calentar
por reflexión las masas de aire, causando así cambios en la temperatura y presión, como resultado
de estos cambios se originan los vientos. Otros factores que inciden sobre la temperatura son: la
altitud, la latitud y la proximidad al mar (Ordoñez, 2011; Hidalgo, 2016).
Se considera que en los niveles más bajos de la troposfera se hallan mayores temperaturas que
las situadas por encima de esta capa, por lo que, la temperatura del aire, al igual que la presión,
disminuyen con la altitud (Ver Figura 9). Esta versión puede tomarse como válida en la troposfera
ya que en ella se desarrollan todos los procesos meteorológicos y climáticos, disminuyendo la
temperatura en una tasa de 0.55 °C por cada 100m de aumento de altura (Hidalgo, 2016).
43
Figura 9: Gradiente de temperatura.
Fuente: Ciencias de la Tierra y Medioambientales.
Por otra parte, la temperatura y la precipitación pueden ser representadas por climogramas
siendo un recurso esencial para conocer detalles del clima para un lugar en un determinado
período. Usualmente se utiliza el índice de Gaussen, su representación está en función de la
temperatura media mensual T (°C) y la precipitación media mensual (mm), este índice clasifica
los meses secos y lluviosos según la condición:
2T > p , mes seco2T < p , mes lluvioso
Cuando la curva de precipitación se encuentra por encima de la curva de temperatura
tendremos un período húmedo, caso contrario tendremos un período de sequía (Zúñiga & Crespo,
2010).
1.5.3.2 Radiación solar
Se define la radiación solar como la propagación de energía en forma de ondas
electromagnéticas emitidas por el sol, comprendidas entre en las bandas ultravioleta hasta
44
infrarrojo; pasando por la luz visible. La radiación se expresa en megajoules sobre metro cuadrado
por unidad de tiempo (minuto, hora, día, entre otros). Ejemplo: 2
MJ[ ]m día
La radiación se divide en:
• Radiación Directa: se caracteriza porque los rayos son paralelos y el instrumento de
medición es el Pirheliómetro.
• Radiación Difusa: está formada por la radiación dispersa y la procedente de reflexión
difusa.
- Horas de sol
Es la cantidad de energía en forma de radiación solar que llega a un lugar de la tierra en un día
concreto, específicamente se refiere a las horas de sol o heliofanía, la misma indica el tiempo de
duración de brillo solar, este parámetro se expresa en unidades de horas y minutos de brillo solar
(INAMHI, 2002).
A la heliofanía se le han asignado diversos calificativos, entre ellos son:
• Heliofanía Efectiva: Se registran en horas, y se define como el período de tiempo en
donde un punto de observación recibió radiación solar directa; se utilizan instrumentos
para la medición de este parámetro, entre ellos el heliógrafo (Cárdenas, 2010). Para
Parra (2013) el heliógrafo más utilizado es el de Campbell-Stockes o de bola.
• Heliofanía teórica astronómica: Se expresa en horas, y es el período máximo de tiempo
que un lugar podría recibir radiación solar directa, independientemente de las
obstrucciones causadas por fenómenos meteorológicos o relieves topográficos, para un
lugar y fecha determinados (Cárdenas, 2010).
45
1.5.3.3 Presión atmosférica
La presión atmosférica es la fuerza que el aire ejerce sobre la superficie de la tierra. Esta presión
puede cambiar de acuerdo con la variación de altitud, es decir, cuando hay mayor elevación la
presión es baja y por lo tanto, a menor elevación mayor es la presión ejercida por el aire en la
superficie de la tierra (Wallace & Hobbs, 2006).
El estudio de la presión atmosférica constituye una de las ramas fundamentales de la
meteorología, pues las diferencias de presión en el interior de la atmósfera conducen al
desplazamiento del aire desde un lugar a otro, originándose los vientos (Wallace & Hobbs, 2006).
1.5.3.4 Humedad relativa
La humedad relativa es el término utilizado para describir la cantidad de vapor de agua
contenido en la atmósfera. Se define por la relación entre la presión parcial de vapor de agua en
un momento determinado y la que pudiera contener a la misma temperatura considerando que está
saturado, es decir, 100% de humedad relativa (Zúñiga & Crespo, 2010).
Ecuación 6: Ecuación para determinar la humedad relativa.
presión del agua en el aireHum Rel= x100%máxima presión del vapor de agua
1.5.4 Balance Hídrico
El balance hídrico, como el propio nombre lo sugiere, es el balance de agua para un
determinado lugar. En hidrología, el balance se refiere a la cuantificación de las entradas y salidas
de agua de un sistema. La definición de balance hídrico se puede relacionar como un balance
financiero, ya que ambas están encaminadas a encontrar un equilibrio, por lo que, las
precipitaciones (ingresos) debe igualar los procesos de evapotranspiración y flujo superficial
(gastos). En los casos en que los ingresos superen los gastos se tendría una reserva, que no sería
nada más que agua almacenada en el suelo, durante un intervalo de tiempo (Silva, 2005).
46
Ecuación 7: Ecuación general del balance hídrico.
P = ET + Q ± ΔS Donde: P = Precipitación (mm)ET = Evapotranspiración (mm) Q = Flujo superficial (mm)
S = Variación de almacenamiento (mm)∆
Al tener escasez de información en las microcuencas de estudio, se presenta la siguiente
fórmula simplificada:
Ecuación 8: Ecuación para estimar cantidad de agua existente en una cuenca.
Δ = P - ET
Esta fórmula solo requiere datos de precipitación y temperatura (evapotranspiración) con lo
que se puede estimar la cantidad de agua existente en la cuenca ( Δ ), ya sea que se encuentre déficit
o superávit (Carchi, 2015).
1.6 Estado del arte
En las últimas décadas, en diversas partes del mundo se ha utilizado el método de Thornthwaite
en la estimación de ETo para determinar el balance hídrico, entre ellos:
García et al., (2004) en el artículo “Dynamics of reference evapotranspiration in the Bolivian
highlands (Altiplano)” estudiaron tres métodos para estimar la evapotranspiración (Thornthwaite,
Hargreaves-Samani y FAO 56 P-M), los mismos se compararon con la evapotranspiración del
cultivo de hierba obtenido mediante lisímetros durante su período crecimiento en 4 lugares del
Altiplano, esta comparación se realizó para validar estos métodos en climas de alta montaña. Los
resultados indicaron la idoneidad del método FAO 56 P-M seguido por Hargreaves que está
limitado por factores aerodinámicos, y por último método Thornthwaite que reflejó fuertes
subestimaciones en todos los lugares, los autores manifestaron que la desventaja del método
47
Thornthwaite podría darse porque este método se desarrolló para las regiones húmedas donde
funciona correctamente.
También, Ruiz et al., (2012) en su estudio titulado “Balance Hídrico y Clasificación Climática
del Estado de Tabasco, México” analizaron 40 estaciones que proporcionaron datos precipitación
y temperatura, pero 25 de 40 adicionalmente median evaporación, los métodos que se emplearon
para estimar la ETo son Hargreaves y el Tanque Evaporímetro, estos métodos se compararon en
20 de 25 estaciones mediante un modelo de regresión lineal obteniendo un correlación > 0.96, las
5 estaciones restantes se ajustaron mediante la ecuación obtenida en el modelo. Aquellas
estaciones que no median la variable de evaporación lograron tomar datos referenciales. Por
último, al tener disponibles datos de evapotranspiración y precipitación se aplicó el Balance
Hídrico Climático de Thornthwaite de donde se obtuvo resultados de exceso y déficit de agua,
estos valores sirvieron para encontrar los índices de humedad.
Asimismo, Gutiérrez et al., (2013) en su investigación sobre la “Estimación del balance hídrico
mediante variables climáticas, en la cuenca del río Cazones, Veracruz, México” seleccionaron 10
estaciones climatológicas y previo al análisis, este trabajo acató propuestas de la Organización
Meteorológica Mundial (OMM) en que los registros meteorológicos mínimo deben tener 30 años,
a partir de esta propuesta se lograron obtener datos mensuales de precipitación y temperatura en
el período de 1981-2010, estos valores fueron favorables para la aplicación del Balance Hídrico
Climático de Thornthwaite, cuyos resultados permitieron determinar los exceso y déficit de agua,
posteriormente se realizaron comparaciones entre exceso de agua-precipitación teniendo una
correlación aceptable de 0.73, previendo que existe un aumento de exceso de agua conforme
aumenta las precipitación.
48
Por otra parte, Delgadillo et al., (2015) en su trabajo sobre “Estimating Potential
Evapotranspiration by Missing Temperature Data Reconstruction” dispusieron de 11 estaciones
meteorológicas de la cuenca del río Querétaro con 20 años de registro, donde se obtuvieron datos
faltantes de temperatura, por lo que, aplicaron un esquema de reconstrucción de datos faltantes
esto se realizó en tres etapas: aplicación de una regresión de tipo sinusoidal de 4 parámetros a datos
de temperatura, regresión lineal a residuos para obtener un comportamiento regional y estimación
de valores de temperatura que faltaban. Los valores obtenidos fueron utilizados en los modelos de
ET (Hamon, Papadakis, Blaney y Criddle, Thornthwaite y Hargreaves), siendo factible el método
de reconstrucción de datos porque permitió reducir la incertidumbre en la estimación de ET.
Para finalizar, en un estudio local realizado por Carchi (2015) y titulado “Elaboración de un
balance hídrico de la cuenca del río Machángara” utilizó 3 estaciones meteorológicas Aeropuerto
de Cuenca, Labrado y Chanlud para el período 1988-2011. Se analizó las variables de precipitación
y temperatura, con estos datos se obtuvo una distribución espacial de precipitación (isoyetas y
Thiessen) y temperaturas (isotermas); se pudo observar que en las distribuciones de temperatura
se descartaba la estación Chanlud por presentar escasez de información (2000-2012). Entonces
optó por trabajar con la estación Aeropuerto y Labrado para emplear la estimación del Balance
Hídrico mediante Thornthwaite, como resultado se lograron datos de disponibilidad de agua, que
luego mediante un gráfico fue comparada con la demanda hídrica tanto en la parte alta y baja de
la cuenca.
2 MATERIALES Y MÉTODOS
En cumplimiento de los objetivos de este trabajo de investigación se llevó a cabo al realizar
trabajo técnico de campo, el análisis de los resultados de laboratorio hasta complementar con
trabajo de gabinete.
49
2.1 Selección de estaciones meteorológicas
Para seleccionar las estaciones meteorológicas se analizó el radio de influencia y las
características del terreno (Ver Tabla 5), además para realizar la evaluación de las variables
meteorológicas, cada estación debe poseer como mínimo un periodo 30 años de registro como lo
propone la Organización Meteorológica Mundial (OMM, 2011).
Tabla 5 Radio de acción en estaciones meteorológicas, km.
Tipo de estación meteorológica
Variables meteorológicas observadas Criterios de INAMHI Zonas
Montañosas Zonas de Llanura
Climatológica Precipitación, Temperatura, Humedad, Evaporación, Heliofanía, Dirección y
Velocidad del Viento. 25 30
Pluviográfica Muestra la distribución de la intensidad de la Precipitación 20 50
Pluviométrica Cantidad de Precipitación (mm) 20 50 Fuente: Villacrés & Gallegos, 2010.
Elaborado: Autor.
2.1.1 Recopilación de datos
De las características mencionadas anteriormente, se seleccionaron las estaciones
meteorológicas que se encuentran distribuidas al exterior de las microcuencas Chaquilcay y
Mulacapana, en total se eligieron 4 estaciones (Ver Anexo 4). Donde, se recopilaron series
históricas para el período de 1982 – 2015 (Ver Tabla 6), se obtuvieron datos mensuales de las
variables de precipitación, temperatura, viento y humedad relativa, provenientes de las estaciones
meteorológicas Gualaceo (M0139), Paute (M0138) y únicamente se recolectó series de
precipitación en las estaciones Sigsig (M0424), Ricaurte (0426). Este conjunto de estaciones es
administrado por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI).
Por lo general, se debería contar con 408 datos por variable observada.
50
Tabla 6 Resumen de estaciones meteorológicas en estudio.
Código Estación Tipo de estación
Rango ubicad (km)
Altitud (msnm) Período Variable
observada Dato
Faltante % Dato Faltante
M0139 Gualaceo Climatológica Principal 5 2230 1982-
2015
PP(mm) 35 8.58 Tm(°C) 62 15.2
T mínima (°C) 69 16.91
T máxima (°C) 85 20.83
Viento 54 13.28 HR (%) 63 15.44
M0138 Paute Climatológica Ordinaria 15 2194 1982-
2015
PP(mm) 24 5.88 Tm (°C) 40 9.8
T mínima (°C) 29 7.11
T máxima (°C) 29 7.11
Viento 41 10.16 HR (%) 37 9.07
M0424 Sigsig Pluviométrica 10 2600 1982-2015 PP(mm) 23 5.64
M0426 Ricaurte Pluviométrica 15 2545 1982-2015 PP(mm) 4 0.98
PP= Precipitación, Tm= Temperatura media, Tmínima= Temperatura mínima, Tmáxima= Temperatura máxima, HR= Humedad relativa. Fuente: Anuarios (1982-2015) del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI).
Elaborado: Autor.
2.2 Análisis de las series temporales
2.2.1 Estimación de datos faltantes
En tiempos remotos, la información de las variables meteorológicas se registraba manualmente
por un operario de la estación, lo que ocasionaba un error involuntario por factores como: la hora
imprecisa para la toma de los registros, mala transcripción de datos, falta de mantenimiento de los
equipos, la dificultad para acceder a la zona de medición, entre otros.
51
A causa de estos errores involuntarios se dispone de pocos datos de observación o los datos
esperados no están disponibles, por ende una de las principales aplicaciones de la estadística es en
la climatología para obtener la aproximación de un valor no registrado (OMM, 2011).
Esta sección, se enfocó únicamente a la estimación de datos faltantes en variables
meteorológicas de precipitación y temperatura.
Para el relleno de datos de precipitación se emplea el método de regresión lineal, siendo una
herramienta muy útil en hidrología por su eficiencia en la estimación de datos faltantes en regiones
costeras y andinas del Ecuador (Carrera et al., 2016). Al mismo tiempo, Toro et al., (2015)
manifiestan que para estimar datos faltantes de temperatura puede ser aplicable la regresión lineal,
si se llegan a cumplir las siguientes condiciones: distancia menor de 25 km, altitud de ± 30 m y
con el mismo tipo de clima; a pesar de tener una altitud discreta de ± 36 m se optó por utilizar esta
metodología, porque otros métodos presentan mayor desventaja para ser aplicados. Entre ellos es
el promedio aritmético, ajustable cuando los datos faltantes son menores al 10%, y si bien la
proporción normal estima con valores faltantes mayores al 10% su confiabilidad depende del
número de estaciones, deben ser mínimo tres (Gutiérrez, 2014; Aparicio, 2015).
Entonces, la decisión de utilizar la regresión se debe a que el tipo de método hace énfasis a una
relación lineal entre variables independientes (x) y dependientes (y), que mediante una gráfica de
dispersión establece el grado de correlación y proporciona una ecuación que permite calcular el
valor faltante en función del dato de la estación de referencia (Carrera et al., 2016) .
Ecuación 9: Ecuación de regresión lineal.
i i iy = a + bx + ε
52
i
i
i
Donde:y = variable dependiente (predictando)x = variable independiente (predictor)b = pendiente a = intersección (valor de y cuando x = 0)ε = error o residuo
En la regresión lineal, el coeficiente de correlación de Pearson denotado por r es un valor
acotado entre -1 y +1. Cuando la relación entre las variables más se acerque ±1 decimos que
tenemos una correlación perfecta ya que los puntos estarían en línea recta.
Ecuación 10: Correlación de Pearson. xy
xyx y
S r =
S SDonde:
desviación estándar de la variable x desviación estándar de la variable y
x
y
SS
==
Para este estudio, el coeficiente de correlación Pearson será evaluado mediante el criterio de
Chaddock (Ver Tabla 7).
Tabla 7 Evaluación del coeficiente de Pearson mediante Chaddock.
Rango r Grado de correlación Chaddock < 0.3 Muy bajo
0.3 – 0.5 Bajo 0.5 – 0.7 Medio 0.7 – 0.9 Bueno 0.9 – 1 Muy bueno r = 1 Funcional
Fuente: Gutiérrez, 2014 Elaborado: Autor
Para lograr datos aceptables en el relleno información meteorológica, la correlación se debe
encontrar en un rango de 0.7≤ r ≥ 1.
53
2.2.2 Validación y Homogeneización de los valores estimados
Para validar los datos estimados anteriormente, se realiza el test de secuencias o rachas de
Thom y la curva de doble masa. La primera radica en establecer la hipótesis acerca de la mediana
para comprobar la confiabilidad de los datos rellenados, y la segunda demuestra mediante una
gráfica la relación que existe entre las variables (Galindo, 2010).
2.2.2.1 Test de secuencias o rachas de Thom
La aplicación del test de rachas, es una prueba no paramétrica que permite analizar la
estabilidad de los datos, llegando a ser la serie homogénea o heterogénea. La condición está
planteada con valores NA: por encima de la mediana (x – Med > 0) cuyos signos son positivos,
mientras que los valores NB: por debajo de la mediana (x – Med < 0) son negativos, cada cambio
de signo se conoce como racha, expresada por las letras NS. Para verificar la homogeneidad se
basa en la Tabla 8, en donde los valores de NS deben encontrarse dentro del intervalo de P. (0,1)
y P. (0,9) correspondiente para cada NA. Estos valores pertenecen al 10% y 90% de probabilidad,
si el valor de NS, sobrepasa el intervalo, se dice que la serie no se encuentra estabilizada, por ende,
es heterogénea (Barros & Troncoso, 2010).
Tabla 8 Distribución del número de rachas según Thom.
NA 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 25 30 35 40 45 50 P. (0,1) 8 9 9 10 11 12 13 14 15 16 16 22 26 31 35 40 45 P. (0,9) 13 14 16 17 18 19 20 21 22 23 25 30 36 41 47 52 57
Fuente: Castillo & Sentis, 2001 Elaborado: Autor
2.2.2.2 Curva de doble masa o curva de acumulación
Para detectar y corregir estas alteraciones en una serie, se utiliza la técnica llamada curvas de
doble masa o curva de acumulación, este método gráfico permite analizar la homogeneidad y
ajustar las irregularidades de los registros de una estación al comparar su tendencia con otras
54
estaciones durante un período estudio (OMM, 1984; Carrera et al., 2016); este tipo de análisis sólo
se utiliza con registros anuales y con dificultades los mensuales (Gutiérrez, 2014).
La curva de doble masa se emplea a menudo para verificar medidas de precipitación y
escorrentía. Las relaciones que se pueden llevar acabo con este tipo curva son: Precipitación –
Precipitación, Caudal – Caudal o Precipitación – Caudal, en temas de análisis hidrológicos (OMM,
2011; Rosales, 2013).
Para realizar el gráfico de doble masas se necesita construir una curva acumulativa de valores
anuales o estacionales de la estación en estudio frente a las estaciones o grupos de estaciones
circundantes y fiables (OMM, 1984); si la información es homogénea se obtendrá una línea recta
con el coeficiente de correlación cercano a uno, caso contrario se denotaría la existencia de
registros errados en uno o varios períodos, por lo que es posible derivar factores de corrección
calculando la relación entre las pendientes antes y después de un punto de cambio hasta alcanzar
homogeneización (OMM, 2011).
Para que los datos de los años anteriores sean consistentes se aplica la fórmula de factor de
corrección:
Ecuación 11: Ecuación del factor de corrección en curva de doble masa.
a rAF = x PB
a
r
Donde:F = Factor de correción.A = Pendiente de la línea de los registros más recientes, a la cual se ajustan los datos incosistentes.B = Pendiente de la línea con datos inconsistentes.P = Precipitación observada.
55
Figura 10: Gráfica de curva de doble masa. Fuente: Aparicio, 2015
2.3 Estimación de variables faltantes
2.3.1 Temperatura
Ante la necesidad de realizar una zonificación en SIG de la variable temperatura sobre las
microcuencas Chaquilcay y Mulacapana se llegó analizar las estaciones climatológicas Gualaceo
(M0139) y Paute (M0138), logrando observar que la localización de ambas no es la óptima para
elaborar la zonificación. Entonces, se propone realizar la estimación de temperaturas referenciales
para estaciones que no miden esta variable, mediante el manejo de la herramienta SIG utilizando
extrac multi values to points sobre el ráster de isotermas mensuales obtenidas del INAMHI
correspondiente al período 1981-2010; la herramienta aplicada permite extraer información del
ráster de isotermas mediante la ubicación especifica de una entidad de puntos.
2.3.2 Heliofanía
Para determinar la evapotranspiración por Thornthwaite se requiere de pocos datos, entre ellos
las horas de sol, variable que en las estaciones meteorológicas empleadas no contienen registros
de información, por lo que se recurre a la utilización de modelos predictivos como una alternativa
necesaria a desarrollar.
56
Es fundamental utilizar el Sistema de Información Geográfica (SIG) y un archivo ráster con
el Modelo Digital de Elevación (MDE) para aplicar la metodología utilizada por Parra (2013),
considerando que un MDE por la orientación y la inclinación de la superficie determinan la
cantidad de energía solar. Por ende, el análisis a profundidad del MDE permite ejecutar
estimaciones eficientes de radiación.
Asimismo, para emplear esta metodología se realiza una descripción esquemática de la
preparación de datos y las etapas que se desarrollan para obtener las horas de brillo solar (Ver
Figura 11).
Figura 11: Esquema para estimar horas de sol.
Fuente: Parra, 2013 Elaborado: Autor
En base al Modelo Digital de Elevación (MDE) con resolución espacial de 3m x 3m
proporcionada por el Instituto de Estudios de Régimen Seccional del Ecuador (IERSE), se han
desarrollado mapas de pendientes y aspectos con una resolución espacial de 10m. La información
sobre la pendiente y aspecto representada en grados será reclasificada mediante intervalos
discretos para asignar a cada pixel un solo valor de clase. El tipo de reclasificación que se aplicará
es la adoptada por Bezzi & Vitti (2005) (Ver Tabla 9 y 10).
57
Tabla 9 Rangos para reclasificación de pendientes.
Clase Valor (°) 1 0 – 5 2 5 – 10 3 10 – 20 4 20 – 30 5 30 – 40 6 40 – 90
Fuente: Bezzi & Vitti, 2005 Elaborado: Autor
Tabla 10 Rangos para reclasificación de aspectos.
Clase Valor (°) 10 Este -22.5 – 22.5 20 Noreste 22.5 – 67.5 30 Norte 67.5 – 112.5 40 Noroeste 112.5 – 157.5 50 Oeste 157.5 – 202.5 60 Suroeste 202.5 – 247.5 70 Sur 247.5 – 292.5 80 Sureste 295.5 – 337.5 Fuente: Bezzi & Vitti, 2005
Elaborado: Autor
Los valores de pendientes y aspectos reclasificados son combinados entre sí para obtener 48
clases utilizadas como índice morfológico, esto permitirá realizar estimaciones de heliofanía
mediante el contraste de características del terreno (Ver Tabla 11).
58
Tabla 11 Índice morfológico obtenido por combinación de pendientes y aspectos.
Clases Aspecto Clases 10 20 30 40 50 60 70 80 Pendiente
1 11 21 31 41 51 61 71 81 2 12 22 32 42 52 62 72 82 3 13 23 33 43 53 63 73 83 4 14 24 34 44 54 64 74 84 5 15 25 35 45 55 65 75 85 6 16 26 36 46 56 66 76 86
Fuente: Bezzi & Vitti, 2005 Elaborado: Autor
De esta manera, para realizar la estimación de las horas de brillo solar se necesitará enlazar el
índice morfológico con el módulo de Solar Analyst, en esta herramienta se específica el período
de configuración de tiempo utilizado para calcular las horas de sol. Tomando las recomendaciones
de la FAO1, los datos que se van analizar en el estudio comprende el día 15 de cada mes en el año
2015, planteando como límite horario de 06:00-18:30; se obtendrá un resultado parcial de horas
estimadas, pero para obtener una mejor estimación sobre este valor se incorpora el método de
interpolación Kriging Ordinario; este método de interpolación espacial se fundamenta en la
minimización del error cuadrático medio de predicción (Parra, 2013).
2.4 Evaluación de datos obtenidos en el BVPA.
En campo se plantearon puntos de muestreo para analizar parámetros físicos de las
microcuencas en estudio, entre las actividades que se realizarán son: recolecta muestra de suelo y
medición de caudales.
1 La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) manifiesta que los valores de Radiación en el día 15 del mes proporcionan una buena estimación (error <1%) de Radiación promedio de todos los días dentro del mes.
59
2.4.1 Análisis de suelo.
• En campo, para tener la ubicación precisa de cada punto de muestreo se empleó un
navegador personal (GPS), dichos puntos están representados mediante el SIG (Ver
Anexo 5).
• Con la utilización del barreno, se recolectó 10 muestras con aproximadamente 2 kg
de suelo a 20 cm profundidad.
• A continuación, cada muestra fue transferida a una bolsa plástica limpia.
• Para finalizar, con asistencia de metodologías adecuadas se analizó en laboratorio
las siguientes características:
2.4.1.1 Contenido de humedad en el suelo.
El único método directo y más exacto para medir el contenido de humedad en el suelo es el
gravimétrico, en donde el contenido de humedad del suelo puede expresarse en peso como la
relación entre la masa de agua presente y el peso en seco de la muestra de suelo o en volumen
como relación entre el volumen de agua y el volumen total de la muestra de suelo (OMM, 1984).
Los materiales que se requieren para aplicar el método gravimétrico son:
Balanza gramera con aproximación de 0.01g.
Estufa.
Recipientes de aluminio.
El método gravimétrico consiste en tomar una muestra de suelo, pesarla antes y después de su
desecado y calcular su contenido de humedad. La muestra de suelo se seca cuando su peso
permanece constante a una temperatura de 105 °C en 24 horas, a esta temperatura no se considera
las características físicas y químicas del suelo (Delgadillo & Alcalá, 2010). Se descartó estos
niveles de temperatura precisamente, por el contenido de materia orgánica en el suelo. Bowles
60
(2000) manifiesta que cuando el suelo tiene una cantidad significativa de materia orgánica, el
método gravímetro resultaría más fiable secando a una temperatura de 60°C durante 48 horas.
Ecuación 12: Ecuación para determinar humedad en el suelo.
1 2
2 r
W -WW = ×100W -W
1
2
r
Donde:W = Contenido de humedad, %W = Peso del recipiente más el suelo húmedo, en gramosW = Peso del recipiente más el suelo secado en estufa, en gramosW = Peso del recipiente, en gramos
2.4.1.2 Materia Orgánica en el suelo.
Para la determinación de la materia orgánica, se toma como referencia a La Manna et al.,
(2007) por su estudio titulado “Comparación de métodos analíticos para la determinación de
materia orgánica en suelos de la región Andino-Patagónica: efectos de la vegetación y el tipo de
suelo”, en dicha investigación utilizan el método de pérdida por ignición. Este método se basa en
determinar la pérdida de peso de una muestra de suelo al someterla a una temperatura de 430 °C
en mufla durante 24 h. Los autores manifiestan que a esta temperatura se alcanzaría una completa
oxidación de la materia orgánica, permitiendo determinar la materia orgánica total del suelo,
incluyendo las formas condensadas, humus, humatos y residuos orgánicos poco alterados.
Ecuación 13: Ecuación para determinar materia orgánica en el suelo
A - B%MO = ×100A - C
Donde:A = Peso del crisol y del suelo al horno antes de la ignición, en gramosB = Peso del crisol y del suelo seco después de la ignición, en gramosC = Peso del crisol, en gramos
61
2.4.1.3 Capacidad de campo
A partir de los datos obtenidos, se consigue estimar la capacidad de campo presentada en la
ecuación 14:
Ecuación 14: Ecuación de capacidad de campo en suelo.
sh ss a
ss
(P -P )×DCC = ×100P
a
sho
ss
Donde:CC= Capacidad de campo (cm/cm)D = Densidad aparente (g/cc)P = Peso de la muestra de suelo húmedo (g)P = Peso de la muestra de suelo seco (g), a 105 C
En este caso, se tomó la muestra de suelo seco a 60 oC en lugar de 105 oC porque en procesos
anteriores se preservó las propiedades fisicas y quimicas del suelo.
Por otro lado, Calvache (2002) menciona que regularmente los valores de Da en suelos de
origen volcánico y en suelos orgánicos suelen ser de 0.8 y 0.3 respectivamente.
2.4.2 Medición de caudales.
La medición de caudales se realizó en dos puntos de la microcuenca Chaquilcay (Ver Anexo
6), zona que es considerada de mayor interés, porque abastece a más de diez comunidades.
El método utilizado en esta sección, se lo denomina área-velocidad. Por ende, los materiales
que se utilizaron son:
Molinete tipo de taza cónica
Data logger AquaCalc PRO+
Cinta
Varillas
Para el cumplimiento de esta método se analizaron las instrucciones de Acosta et al., (2014) y
de Beverley Wemple, PhD. En primera instancia, para conocer el ancho del cauce se utilizarán dos
62
varillas una a cada extremo, y la distancia se la obtendrá por medio de una cinta graduada.
Posteriormente, no es recomendable realizar una medida en un solo punto del cauce, sino que se
debe dividir la sección transversal del cauce en subsecciones (Ver Figura 12), esta descomposición
permite hacer medición del ancho, de la profundidad y de la velocidad para cada segmento de la
sección transversal, obteniendo valores de caudal. La suma de caudales de estos segmentos
representa el caudal total.
Ecuación 15: Cálculo del área para una subsección
1 2 11 1 1
b d - dA = b d +
2 ⋅
⋅
1
1
1
2
Donde:A = Área de la subsección 1b = Longitud del intervalo 1d = Profundidad 1d = Profundidad 2
Figura 12: Esquema de la estimación del caudal en una sección transversal de un río.
Fuente: OMM, 1984
Para obtener el caudal, el área calculada en cada subsección se multiplica con la velocidad del
molinete, registrado por la data logger.
63
1 1 1
1
t 1 2 3 i
t
Q =A VV = Velocidad en la subsección 1 Q = Q +Q +Q .......QQ = Caudal total de la sección
⋅
2.5 Estimación del balance hídrico
2.5.1 Cálculo de la evapotranspiración
Por la falta de información meteorológica y por brindar resultados favorables en zonas
húmedas, se planteó utilizar el método de Thornthwaite. Este método indirecto necesita datos
mensuales de temperatura logrando realizar cálculos de balances anuales y mensuales de agua.
2.5.2 Evaluación espacial y temporal del balance hídrico
Para estimar el balance hídrico se utilizará los aportes y pérdidas hídricas de las microcuencas
Chaquilcay y Mulacapana, la ecuación a emplear se describe como:
P = ET + Q ± ΔS Donde: P = Precipitación (mm)ET = Evapotranspiración (mm) Q = Flujo superficial (mm)
S = Variación de almacenamiento (mm)∆
Por otro lado, la evaluación espacial del balance hídrico se realizará mediante el software
ArcGIS, por lo que se necesita la ubicación de las estaciones meteorológicas conteniendo en la
tabla de atributos las series de precipitación y otra los valores de evapotranspiración medias
mensuales, utilizando la herramienta Ráster Calculator del módulo Map Algebra se cumplirá la
siguiente ecuación:
Δ = P - ET
64
Donde:Δ = Cantidad de agua (Superávit o Déficit), mm P = Precipitación, mmET = Evapotranspiración, mm
3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN.
3.1 Relleno de datos faltantes.
3.1.1 Aplicación del método de regresión lineal.
Dentro del estudio se pudo constatar, que ninguna estación presentaba datos completos, por lo
que, se realizó un análisis previo de correlaciones mes a mes para las estaciones: Gualaceo, Paute,
Sigsig y Ricaurte en series de precipitación. Posteriormente, de acuerdo al grado de correlación se
fueron asociando cada una de las estaciones (Ver Anexo 7).
A continuación, se presenta la aplicación del método regresión lineal y la ecuación de relleno
de datos para la serie de precipitación en la Estación Paute-Gualaceo, mostrando una línea de
tendencia recta con un coeficiente de correlación igual 0.79. (Ver Figura 13).
Figura 13: Regresión lineal para las series de precipitación en el mes de enero.
Estación Gualaceo vs Estación Paute. Elaborado: Autor.
65
A partir de los hallazgos encontrados en la correlación mes a mes, analizando los promedios
mensuales de precipitación de las estaciones Gualaceo, Paute, Sigig y Ricaurte se emplea el
método de regresión lineal simple (Ver Tabla 12) donde se observa que el valor de r para las
estaciones meteorológicas en su mayoría son superiores a 0.5, es decir, poseen una correlación
media a buena, según el grado de evaluación de Chaddock (Gutiérrez, 2014). También, la misma
tabla consta de un número escaso de datos rellenados con una correlación baja a muy baja (< 0.5),
esto es porque los fenómenos que se estudian en climatología son usualmente multivariables. A
pesar de ello, este método es ampliamente utilizado en algunas regiones de Sudamérica ya que no
se cuenta con estaciones meteorológicas “cercanas” a la estación de interés (Allen et al., 2006;
OMM, 2011).
Tabla 12 Regresión lineal en series de precipitación para las estaciones en estudio.
Mes Estación Ecuación r Grado de
correlación Chaddock
Datos rellenados
Enero M0138 y = 0.5721x + 12.838 0.78 Buena 1 M0139 y = 1.0731x + 11.935 0.79 Buena 1
Febrero M0138 y = 0.5224x + 25.954 0.59 Medio 1 M0139 y = 0.6704x + 32.928 0.68 Medio 1
Marzo M0138 y = 0.7373x + 25.311 0.78 Buena 1 M0139 y = 0.8253x + 16.803 0.78 Buena 1
Abril M0138 y = 0.3022x + 43.302 0.43 Bajo 1 M0139 y = 0.3817x + 57.789 0.30 Bajo 1
Mayo M0138 y = 0.7796x + 14.038 0.70 Buena 1 M0139 y = 0.623x + 24.954 0.70 Buena 1
Junio M0138 y = 0.857x + 14.181 0.75 Buena 1 M0139 y = 0.6487x + 10.327 0.75 Buena 1
Julio M0138 y = 0.7218x + 25.394 0.64 Medio 1 M0139 y = 0.5604x + 22.627 0.44 Bajo 1
Agosto M0138 y = 0.3045x + 24.903 0.39 Bajo 3 M0139 y = 0.5065x + 10.637 0.40 Bajo 2 M0424 y = 0.3275x + 40.305 0.24 Muy Bajo 1
Septiembre M0138 y = 0.2303x + 24.41 0.44 Bajo 3 M0139 y = 0.4902x + 28.624 0.31 Bajo 2
66
Mes Estación Ecuación r Grado de
correlación Chaddock
Datos rellenados
M0424 y = 0.4065x + 38.051 0.28 Muy Bajo 2 Octubre M0138 y = 0.6783x + 19.359 0.63 Medio 3
M0139 y = 0.5096x + 46.768 0.60 Medio 5 M0424 y = 0.4072x + 20.646 0.55 Medio 3
Noviembre M0138 y = 0.4469x +35.788 0.49 Bajo 3 M0139 y = 0.5184x + 45.556 0.55 Medio 7 M0424 y=0.2042x + 29.338 0.37 Bajo 5
Diciembre M0138 y = 0.3604x + 46.855 0.53 Medio 5 M0139 y= 0.9257x-2.9361 0.83 Buena 12 M0424 y=0.4034x + 18.5 0.73 Buena 12 M0426 y= 1.3278x +20.806 0.74 Buena 4 Total 86
Elaborado: Autor
3.1.2 Análisis de calidad de información.
Uno de los procesos para el control de calidad de datos es la revisión de la homogeneidad, y
se realiza para comprobar si el registro de una variable climática presenta o no un cambio repentino
(FAO, 2006), se aplicaron dos métodos que trabajan con series anuales: el primero la prueba de
rachas de Thom para las variables de precipitación y temperatura (Ver Tabla 13 y 14) en ambas
variables se observó que los valores de NS se encuentra en el rango del 10% y 90% (Ver Tabla 8)
por lo que Barros & Troncoso (2010) mencionan que dentro este intervalo la serie está estabilizada
y por ende es homogénea apta para el análisis del presente estudio. El otro método aplicado es la
curva de doble masa (Ver Figura 14) y los resultados que se obtuvieron fueron > 0.9 implicando
una alta consistencia entre las variables climáticas.
Se realizó el proceso para el cálculo de la prueba de rachas en las estaciones: Gualaceo, Paute,
Sigsig, Ricaurte para series de precipitación anual y en las estaciones: Gualaceo y Paute en los
registros de temperatura anual (Ver Anexo 8 y 9).
A continuación, se muestran los resultados de la prueba de rachas.
67
Tabla 13 Prueba de rachas en series anuales de precipitación.
Estación NA NS Homogeneidad Gualaceo 17 16 SI
Paute 17 14 SI Sigsig 17 16 SI
Ricaurte 17 20 SI Elaborado: Autor
Tabla 14 Prueba de rachas en series anuales de temperatura
Estación NA NS Homogeneidad Gualaceo 17 14 SI
Paute 17 15 SI Elaborado: Autor
Para demostrar la relación que existe entre las variables climáticas, se aplicó la curva de doble
masa en los registros de anuales de precipitación para las estaciones: Gualaceo, Paute, Sigsig y
Ricaurte. El procedimiento se basó en valores acumulados de precipitación (Ver Anexo 10).
La curva de doble masa de la Estación Paute vs Estación Gualaceo, muestra una dispersión
casi nula, es decir, su coeficiente de correlación se aproxima a 1. Esta homogeneidad es producto
de la alta dependencia entre precipitaciones de estas estaciones. También, como los coeficientes
de correlación son superiores a 0.9 se puede considerar al período 1982-2015 como homogéneo.
Finalmente, validada la información las bases de datos son rellenadas utilizando las ecuaciones de
la regresión lineal, para conseguir los valores estimados. (Ver Anexo 11).
68
Figura 14: Curva de Doble Masa Estación Paute – Gualaceo
Elaborado: Autor
3.2 Estimación de Temperaturas Referenciales.
Como las estaciones Sigsig y Ricaurte no miden esta variable, se muestra las temperaturas
referenciales obtenidas del mapa de isotermas mensuales del Ecuador. Se puede observar que en
las estaciones Sigsig y Ricaurte se obtuvo temperaturas promedio anuales de 14.60 °C y 15.45 °C
respectivamente (Ver Tabla 15).
Tabla 15 Temperaturas referenciales para las estaciones Sigsig-Ricaurte
Mes Paute Gualaceo Sigsig Ricaurte Enero 18.24 18.12 15.32 16.09
Febrero 17.99 17.82 14.88 15.92 Marzo 18 17.65 14.82 15.88 Abril 17.85 17.3 14.76 15.77 Mayo 17.58 17.25 14.62 15.59 Junio 16.89 16.8 14.02 14.93 Julio 16.33 16.59 13.4 14.13
Agosto 16.19 16.67 13.56 14.4 Septiembre 17.04 17.14 14.2 15.04
Octubre 18 17.96 15.04 15.64
69
Mes Paute Gualaceo Sigsig Ricaurte Noviembre 18.19 18.27 15.27 15.94 Diciembre 18.37 18.67 15.3 16.09 Promedio 17.556 17.520 14.60 15.45
Elaborado: Autor
3.3 Estimación de Heliofanía.
A partir del MDE se obtuvo el mapa de pendientes y aspectos con resolución de 10m aplicados
para el área de estudio; a cada ráster se lo reclasifica según Bezzi & Vitti (2005) (Ver Tabla 9 y
10). De acuerdo con esta reclasificación se obtiene los mapas representados en el Figura 15.
Figura 15: Reclasificación de Pendientes y Aspectos Elaborado: Autor
Como resultado de la combinación de las pendientes y aspectos (Ver Tabla 11), se logra el
mapa de Índice Morfológico (Ver Figura 16).
70
Figura 16: Índice morfológico obtenido de la combinación de pendiente-aspecto
Elaborado: Autor
Obtenido el índice morfológico se utiliza el módulo Solar Analyst, donde se plantea el intervalo
de tiempo para el cálculo de horas solares, en este caso evaluó el día 15 de cada mes en el año
2015. Como consecuencia se obtiene la duración solar directa, pero para estimar un mejor resultado
los valores fueron interpolados mediante la herramienta Kriging Ordinario, en la Figura 17 se
puede observar las horas mínimas y máximas de sol para el mes de enero, en este caso, se utilizaron
las horas máximas de sol para hacer factible la estimación de la evapotranspiración por el método
de Thornthwaite, en la Tabla 16 se muestra las horas máximas de sol para los meses
correspondientes.
71
Figura 17: Horas de sol para el mes de enero
Elaborado: Autor
Tabla 16 Horas de sol mensuales estimadas para zona de estudio
Meses Horas de sol Enero 12.05
Febrero 12.05 Marzo 11.88 Abril 11.79 Mayo 11.82 Junio 11.79 Julio 11.76
Agosto 11.80 Septiembre 11.87
Octubre 11.98 Noviembre 12.02 Diciembre 12.09
Elaborado: Autor.
Estos resultados fueron comparados con las horas de sol teóricas de la FAO, donde se
alcanzó una diferencia promedio de 0.09 horas y un coeficiente óptimo de correlación de 0.91,
72
esto se debe porque las horas estipuladas por la FAO están calculadas para una latitud de 2° y por
la ubicación del área de estudio se necesitaba realizar interpolaciones. En la Figura 18 se puede
observar la comparación entre horas estimadas y horas teóricas de la FAO.
Figura 18: Comparación de horas estimadas y horas teóricas.
Elaborado: Autor
3.4 Análisis de las muestras de suelo obtenidas en el BVPA.
3.4.1 Contenido de humedad en el suelo.
El contenido de humedad juega un papel importante en el proceso de convertir la precipitación
en escorrentía y almacenaje de agua subterránea. En el análisis de las muestras de suelo se reportó
que del método gravimétrico se obtiene una humedad promedio de 62.38 % relativamente alto
(Ver Tabla 17), esto guarda relación con la zona de amortiguamiento del BVPA, donde es bosque
húmedo montano.
Tabla 17 Porcentaje de humedad en los suelos del área de estudio.
Muestra
Peso del Frasco +
Peso de Suelo Húmedo (gr)
Peso del Frasco + Peso de Suelo Seco
(gr)
Peso del Agua
Contenida (gr)
Peso del Frasco (gr)
Peso del Suelo Seco
(gr)
Contenido de
Humedad (%)
M1 155.8 95.2 60.6 5.8 89.4 67.79 M2 155.8 110 45.8 5.8 104.2 43.95
73
Muestra
Peso del Frasco +
Peso de Suelo Húmedo (gr)
Peso del Frasco + Peso de Suelo Seco
(gr)
Peso del Agua
Contenida (gr)
Peso del Frasco (gr)
Peso del Suelo Seco
(gr)
Contenido de
Humedad (%)
M3 155.8 102.9 52.9 5.8 97.1 54.48 M4 155.8 106 49.8 5.8 100.2 49.7 M5 155.8 108 47.8 5.8 102.2 46.77 M6 155.8 87.8 68 5.8 82 82.93 M7 155.8 87.8 68 5.8 82 82.93 M8 155.8 99 56.8 5.8 93.2 60.94 M9 155.8 95 60.8 5.8 89.2 68.16
M10 155.8 96.1 59.7 5.8 90.3 66.11 Promedio 62.38
Elaborado: Autor
3.4.2 Materia orgánica en el suelo.
Se estima el porcentaje de materia orgánica porque es un factor influyente en el régimen
hídrico, este cálculo se realizó por el método de ignición. Del análisis de la materia orgánica se
obtuvo un promedio del 21.29% (Ver Tabla 18), esto concuerda con lo hallado por Cárdenas
(2014), donde parte de su estudio fue realizado en el bosque Aguarongo llegando a determinar un
rango entre 10.32% - 21.55% de materia orgánica para bosque montano.
Tabla 18 Porcentaje de materia orgánica en el área de estudio.
Muestra Peso del crisol (gr) Crisol + suelo
seco antes de la ignición (gr)
Crisol + suelo seco después de la ignición (gr)
Materia Orgánica (%)
M1 36.9 66.9 62.69 14.03 M2 35.1 65.1 62.35 9.17 M3 35.2 65.2 56.84 27.87 M4 38.7 68.7 64.48 14.07 M5 31.8 61.8 57.6 14.00 M6 35.6 65.6 55.46 33.80 M7 38.7 68.7 59.39 31.03 M8 35.6 65.7 59.41 20.90 M9 36.4 66.4 59.33 23.57
M10 36.4 66.4 59.05 24.50 Promedio 21.29
Elaborado: Autor
74
La relación que hay entre el contenido de humedad y materia orgánica es estrecha y se lo
demuestra mediante un gráfico de dispersión, donde el coeficiente de correlación >0.79 (Ver
Figura 19). Estos resultados tienen concordancia con lo presentado por Crespo et al., (2011) que
ostenta que el clima frío y húmedo y baja presión atmosférica, favorecen la acumulación de materia
orgánica. De igual manera Buytaert et al., (2006a) señala que el alto contenido de materia orgánica
es responsable de la retención elevada de agua.
Figura 19: Relación Materia Orgánica - Contenido de Humedad.
Elaborado: Autor.
En la gráfica se puede observar cierta discrepancia (puntos azules) en los datos, se supone que
esta discrepancia estaría relacionada con el escurrimiento de agua dentro del recipiente de
muestreo como también a una muestra con alto contenido de humedad.
3.4.3 Evaluación de la capacidad de campo.
Para la estimación de la capacidad de campo (Ver Tabla 19), se optó por usar el valor de 0.30
para la densidad aparente, este valor es estipulado por Calvache (2002) para suelo que contienen
75
materia orgánica. Con esta información se encontró como resultado un valor de 18.71 mm de
capacidad de campo.
Tabla 19 Estimación de la capacidad de campo.
Peso de Suelo Húmedo (gr)
Peso del Suelo Seco (gr)
Densidad aparente
Capacidad de Campo
150 89.40 0.30 20.34 150 104.20 0.30 13.19 150 97.10 0.30 16.34 150 100.20 0.30 14.91 150 102.20 0.30 14.03 150 82.00 0.30 24.88 150 82.00 0.30 24.88 150 93.20 0.30 18.28 150 89.20 0.30 20.45 150 90.30 0.30 19.83
Promedio 18.71 Elaborado: Autor.
3.4.4 Estadístico de las muestras de suelo.
Se muestra los porcentajes de humedad y materia orgánica (Ver Figura 20), como también la
distribución de la capacidad de campo (Ver Figura 21); en ambas figuras se observa que hay una
distribución asimétrica porque hay valores más altos que la mediana.
Figura 20: Diagrama de cajas del porcentaje Humedad-Materia Orgánica.
Elaborado: Autor.
76
Figura 21: Diagrama de cajas sobre la capacidad de campo
Elaborado: Autor.
Asimismo, se muestra el análisis estadístico descriptivo realizado a las variables de humedad,
materia orgánica y capacidad de campo (Ver Tabla 20).
Tabla 20 Resumen de análisis estadístico en muestras de suelo.
Estadísticos descriptivos Mínimo Máximo Media Mediana Moda Desv. típ. Varianza
Humedad 44.0 82.9 62.4 63.5 82.9 13.9 192.2 Materia orgánica 9.2 33.8 21.3 21.29 8.3 68.4
Capacidad de campo 13.2 24.9 18.7 19.055 24.88 4.2 17.3 Elaborado: Autor.
3.5 Cálculo del balance hídrico.
3.5.1 Determinación de la precipitación y temperatura media mensual de las microcuencas.
Los datos obtenidos de las cuatro estaciones en el período de 34 años (1982-2015), permitieron
realizar un análisis espacial de la precipitación y temperatura mediante mapas de isoyetas e
isotermas, observando así la distribución de estas variables en las microcuencas de estudio. Estos
mapas se elaboraron con el software ArcGIS 10.5, interpolando a través de la herramienta Kriging.
Analizando el mapa de isoyetas de la microcuenca Chaquilcay, se observa que el valor de
precipitación media anual es 843.4 mm; esta precipitación va disminuyendo hacia la parte oriental.
77
Además, mediante las isotermas se constató que la temperatura media anual de esta superficie es
16.7 ºC.
Asimismo, se obtuvo el dato de precipitación media anual para la microcuenca Mulacapana
donde el valor es aproximado a 837.1 mm con una temperatura de 16 ºC.
Por otro lado, para determinar la evapotranspiración se estimaron los datos mensuales de
precipitación y temperatura media en cada microcuenca (Ver Tabla 21 y 22), su distribución
espacial se puede observar en el Anexo 12.
Tabla 21 Estimación de precipitaciones mensuales para microcuenca Chaquilcay – Mulacapana
Microc. Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Chaquilcay 59.1 86.8 104.8 102.5 72.5 44.9 32.7 24.1 49.3 90.1 87.2 89.7 843.4 Mulacapana 58.3 85.1 101.6 102.9 73.9 47.8 36.8 27.3 51.7 85.5 80.9 85.5 837.1
Elaborado: Autor.
Tabla 22 Estimación de temperaturas mensuales para microcuenca Chaquilcay – Mulacapana
Microc. Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Promedio
Chaquilcay 17.4 17.2 17.0 16.7 16.6 16.2 15.6 15.8 16.3 17.1 17.4 17.7 16.7 Mulacapana 16.7 16.3 16.2 15.9 15.9 15.4 15.0 15.1 15.7 16.4 16.7 17.0 16.0
Elaborado: Autor.
3.5.2 Cálculo de la evapotranspiración potencial ETP.
En esta sección, mediante el método de Thornthwaite se obtuvo valores de ETP para las
microcuencas Chaquilcay y Mulacapana estos valores son 748.79 mm/año y 725.27 mm/año
respectivamente (Ver Tabla 23 y 24). La utilización de este método guarda relación con lo
manifestado por Contreras (2015) ya que al no disponer de suficiente información de variables
meteorológicas, recomienda aplicar métodos que se ajusten a la cuenca en estudio. De esta manera
Del Toro et al., (2014), señala que Thornthwaite por su sencillez tiene la ventaja de ser una de las
78
técnicas más utilizados en el mundo, sobre todo en zonas húmedas donde aporta resultados fiables
(García et al., 2004).
Tabla 23 Estimación de la ETP para la Microcuenca Chaquilcay.
PP
media (mm)
T media (ºC)
Horas insol.
Días del mes
Índice de calor mensual
a ETP sin
corregir
ETP cada mes
Enero 59.1 17.4 12.05 31 6.61 1.68 66.05 68.53 Febrero 86.8 17.2 12.05 28 6.49 1.68 64.78 60.71 Marzo 104.8 17 11.88 31 6.38 1.68 63.51 64.97 Abril 102.5 16.7 11.79 30 6.21 1.68 61.64 60.56 Mayo 72.5 16.6 11.82 31 6.15 1.68 61.02 62.11 Junio 44.9 16.2 11.79 30 5.93 1.68 58.57 57.54 Julio 32.7 15.6 11.76 31 5.60 1.68 54.97 55.66
Agosto 24.1 15.8 11.8 31 5.71 1.68 56.16 57.06 Septiembre 49.3 16.3 11.87 30 5.98 1.68 59.18 58.54
Octubre 90.1 17.1 11.98 31 6.43 1.68 64.14 66.17 Noviembre 87.2 17.4 12.02 30 6.61 1.68 66.05 66.16 Diciembre 89.7 17.7 12.09 31 6.78 1.68 67.97 70.77
Suma 74.88 748.79 Elaborado: Autor.
Tabla 24 Estimación de la ETP Microcuenca Mulacapana.
PP
media (mm)
T media (ºC)
Horas insol.
Días del mes
Índice de calor mensual
a ETP sin
corregir
ETP cada mes
Enero 58.3 16.7 12.05 31 6.21 1.60 64.12 66.53 Febrero 85.1 16.3 12.05 28 5.98 1.60 61.68 57.81 Marzo 101.6 16.2 11.88 31 5.93 1.60 61.08 62.49 Abril 102.9 15.9 11.79 30 5.76 1.60 59.28 58.25 Mayo 73.9 15.9 11.82 31 5.76 1.60 59.28 60.34 Junio 47.8 15.4 11.79 30 5.49 1.60 56.33 55.35 Julio 36.8 15 11.76 31 5.28 1.60 54.02 54.70
Agosto 27.3 15.1 11.8 31 5.33 1.60 54.59 55.47 Septiembre 51.7 15.7 11.87 30 5.65 1.60 58.10 57.47
Octubre 85.5 16.4 11.98 31 6.04 1.60 62.29 64.26 Noviembre 80.9 16.7 12.02 30 6.21 1.60 64.12 64.23 Diciembre 85.5 17 12.09 31 6.38 1.60 65.97 68.68
Suma 70.03 725.57 Elaborado: Autor.
79
3.5.3 Análisis del balance hídrico en cada microcuenca.
Microcuenca de la Quebrada Chaquilcay.
Los resultados del balance hídrico de la microcuenca Chaquilcay, abarcan períodos de estiajes
(P< ETP) en el mes de enero y parte del mes de junio a septiembre en la cual reciben una
precipitación mensual de 24.1 a 59.1 mm, siendo el mes más seco agosto; la estación húmeda (P>
ETP) se encuentra en los meses de febrero a mayo y de octubre a diciembre con un rango
precipitación de 72.5 a 102.5 mm (Ver Tabla 25). Asimismo, en los períodos de estiaje se presenta
déficit de agua mientras en la mayoría de los meses húmedos la lluvia sobrepasa los 18.7 mm de
capacidad de campo llegando a producir exceso de agua, siendo abril el mes de mayor aporte con
41.8 mm de excedente. Este comportamiento hídrico tiene cierta similitud con resultados obtenidos
por Carchi (2015), en la zona baja de cuenca del río Machángara, donde los meses de
disponibilidad de agua son similares con la microcuenca Chaquilcay. Ambos lugares pertenecen a
la cuenca hidrográfica del río Paute, y presentan una semejanza discreta en los valores de
precipitación, temperatura y sobre todo en la metodología empleada Thornthwaite.
Tabla 25 Estimación del Balance Hídrico Microcuenca Chaquilcay.
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma P mensual 59.1 86.8 104.8 102.5 72.5 44.9 32.7 24.1 49.3 90.1 87.2 89.7 843.7
ETP 68.5 60.7 65.0 60.6 62.1 57.5 55.7 57.1 58.5 66.2 66.2 70.8 748.8 P - ETP -9.4 26.1 39.8 41.9 10.4 -12.6 -23.0 -33.0 -9.2 23.9 21.0 18.9 94.9
Agua suelo 0.0 18.7 18.7 18.7 18.7 6.1 0.0 0.0 0.0 18.7 18.7 18.7 137.0 ETR 59.1 60.7 65.0 60.6 62.1 57.6 38.8 24.1 49.3 66.2 66.2 70.8 680.5
Excedente 0.0 7.4 39.8 41.8 10.4 0.0 0.0 0.0 0.0 5.2 21.0 18.9 144.5 Elaborado: Autor.
Por otro lado, se puede notar que los meses de mayor ETP corresponden a enero y diciembre,
y los de menor evapotranspiración son los meses de junio a septiembre. En general, los valores
80
evapotranspiración para la microcuenca oscilan entre 55.77 a 70.8 mm/mes (Ver Figura 22). La
evaluación espacial del balance hídrico se visualiza en el Anexo 13.
Figura 22: Representación del Balance Hídrico M. Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
En el gráfico anterior, también se observa que la ETR=ETP en los meses de febrero a principios
de junio y de octubre a diciembre, Sánchez (2010) manifiesta que esta igualdad se produce por
tener escenarios óptimos en humedad.
Microcuenca de la Quebrada Mulacapana
Tanto la microcuenca Mulacapana como la Chaquilcay, por su proximidad geográfica no
presentan gran diferencia en la estimación del balance hídrico. Por lo que, los meses húmedos y
meses secos son los mencionados anteriormente. En este caso, en los meses de estiaje se producen
precipitaciones de 27.3 a 58.3 mm, siendo agosto el mes más seco; en cambio, en los meses
húmedos se reciben precipitaciones que encuentran entre 73.9 a 102.9 mm (Ver Tabla 26). De
estos períodos húmedos se tiene un excedente anual de 142 mm, siendo abril el mes de mayor
aporte con 44.7 mm de agua disponible. Además, esta microcuenca tiene una evapotranspiración
81
potencial anual de 725.6 mm que mensualmente se encuentran oscilando entre 55.3 a 68.7 mm/mes
(Ver Figura 23). A continuación, la evaluación espacial del balance hídrico se visualiza en el
Anexo 14.
Tabla 26 Estimación del Balance Hídrico Microcuenca Mulacapana
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma P mensual 58.3 85.1 101.6 102.9 73.9 47.8 36.8 27.3 51.7 85.5 80.9 85.5 837.3
ETP 66.5 57.8 62.5 58.2 60.3 55.3 54.7 55.5 57.5 64.3 64.2 68.7 725.6 P - ETP -8.2 27.3 39.1 44.7 13.6 -7.5 -17.9 -28.2 -5.8 21.2 16.7 16.8 111.7
Agua suelo 0.0 18.7 18.7 18.7 18.7 11.2 0.0 0.0 0.0 18.7 18.7 18.7 142.1 ETR 58.3 57.8 62.5 58.2 60.3 55.3 48 27.3 51.7 64.3 64.2 68.7 676.6
Excedente 0.0 8.6 39.1 44.7 13.6 0.0 0.0 0.0 0.0 2.5 16.7 16.8 142.0 Elaborado: Autor.
Figura 23: Representación del Balance Hídrico M. Mulacapana.
Elaborado: Autor.
3.6 Medición del caudal en el BVPA
La medición de los caudales se realizó en el mes de mayo en dos tramos de la microcuenca
Chaquilcay. Los cauces se dividieron en subsecciones de 30 cm, en cada intervalo se midió la
82
velocidad y el área para obtener el valor del caudal. Adicionalmente, se utilizó una varilla graduada
para medir el nivel del agua. Entre los resultados se puede observar que el día 17 presenta un dato
máximo, esto se debe a la tormenta producida el día anterior. Se obtuvo un caudal promedio de
1.89 m³/s a un nivel de 0.33 m.
Tabla 27 Medición del caudal en la quebrada Chaquilcay.
Fecha Nivel (m) Caudal (m³/s)
05/05/2017 0.29 0.90 12/05/2017 0.33 1.70 17/05/2017 0.43 4.85 25/05/2017 0.30 1.00 27/05/2017 0.31 1.00 Promedio 0.33 1.89
Elaborado: Autor
Los resultados obtenidos anteriormente se representan mediante una curva de gasto, y se toma
en cuenta el nivel como variable independiente para determinar el caudal a cualquier altura
mediante las ecuaciones obtenidas en la Figura 24, donde Q es caudal y N representa el nivel.
Figura 24: Relación nivel – caudal para la quebrada Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
83
El caudal obtenido durante el monitoreo, también sirvió para tener una aproximación al valor
excedente del mes de mayo en la microcuenca Chaquilcay, y se refleja como la cantidad de agua
en la superficie de 10.4 L/m².
4 CONCLUSIÓN.
En el estudio hidrológico de las microcuencas Chaquilcay y Mulacapana, se puede notar que
en la información obtenida del INAMHI existieron dos grandes limitantes, el primero la escasa
información meteorológica y el segundo la calidad de la información obtenida ya que no se
disponía de registros para todo el período (1982-2015) provocando así una discontinuidad en los
datos. Para emplear esta información fue necesario realizar el relleno de las series mensuales de
precipitación y temperatura mediante métodos estadísticos apropiados para la estimación de estos
valores. Se aplicó el método de regresión lineal, muy utilizado en Sudamérica y del cual se
obtuvieron resultados con un coeficiente de correlación de > 0.5 tendiendo de media a buena según
el evaluador de Chaddock, pero para no desestimar los pocos datos obtenidos con un coeficiente
de < 0.5 se realizó la validación y homogeneización de las series, donde se obtuvo una aprobación
por la prueba de rachas y una alta linealidad por curva de doble masa. En total se obtuvieron 86
datos estimados para el período de estudio.
Luego de realizar la estimación de datos faltantes y el control de calidad se evaluaron las
características del suelo en el área de estudio para estimar la reserva de agua que pueda contener
el medio, para el posterior análisis del balance hídrico. Se obtuvo una alta correlación entre la
materia orgánica y humedad, esto debe a las condiciones de clima húmedo y la baja presión
atmosférica que favorece la acumulación de materia orgánica y esta a su vez contribuye a aumentar
sensiblemente la porosidad del suelo. Por las razones mencionadas, la materia orgánica influye
sobre las características hídricas de una cuenca hidrográfica entre ellas el almacenamiento de agua
84
y generación de caudales, por lo tanto, considerando el alto porcentaje de materia existente en la
microcuenca se obtuvo una capacidad de campo de 18.71 mm y un caudal para el mes de mayo de
1.89m³/s para la microcuenca Chaquilcay.
Para finalizar, como se manifestó anteriormente por la proximidad geográfica que hay entre
las microcuencas Chaquilcay y Mulacapana, las estimaciones del balance hídrico tienen un alto
grado de similitud. La realización del balance hídrico permitió estudiar el comportamiento de los
procesos hidrológicos y la afectación que se produce en el rendimiento del agua, definiendo así las
estaciones secas y húmedas; durante las estaciones de estiaje se produce déficits de agua en los
meses enero, junio, julio, agosto y septiembre, mientras que los meses restantes satisfacen las
demandas de evapotranspiración siendo abril el mes de mayor precipitación en el rango de 102.5-
102.9 mm. La lámina de escurrimiento superficial anual generado en la microcuenca Chaquilcay
fue de 144.5 mm, esto quiere decir, hay un volumen de agua captado de 302304.1m³, mientras que
en la microcuenca Mulacapana el escurrimiento superficial anual es de 142 mm lo que representa
a un volumen de agua captado de 59789.1m³. Se puede decir, que ante la escasez de información
este estudio realiza una primera estimación del balance hídrico, lo cual resulta un trabajo
importante para el manejo y planificación del recurso agua.
85
5 RECOMENDACIONES.
Para la estimación de la evapotranspiración se recomienda el método de Thornthwaite basado
en la temperatura media. Este método es aplicable en casos de no disponer de información
meteorológica suficientes sobre todo en zonas húmedas, si es que se utiliza este método en zonas
áridas y semiáridas se debe tener precaución porque se sobrestiman los valores de
evapotranspiración.
Es fundamental contar con información meteorológica continua, por lo que se recomienda
comparar este estudio con el método estándar FAO Penman-Monteith, la misma abarca un mayor
número de parámetros climáticos que se pueden obtener de las estaciones del Instituto Nacional
de Eficiencia Energética y Energías Renovables (INER), esta comparación permitirá que el
balance hídrico sea más preciso.
Para la comparación entre un caudal teórico y práctico, es necesario que este último tenga una
mayor cantidad de registros para tener valores mínimos, máximos e intermedios que permitan
conocer el comportamiento de recurso hídrico en diferentes épocas.
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7 ANEXOS
MAPA DE UBICACIÓN DE LAS MICROCUENCAS EN ESTUDIO
GUALACEO
CUENCA
SIGSIG
PAUTE
CHORDELEG
AZOGUES
732000
732000
735000
735000
738000
738000
741000
741000
744000
744000
747000
747000
9669
000
9669
000
9672
000
9672
000
9675
000
9675
000
9678
000
9678
000
9681
000
9681
000
9684
000
9684
000
4 MICROCUENCACHAQUILCAY
MULACAPANA
HUAYRAPUNGO
QUILLOSISA
RÍOS
BVPA_AGUARONGO
PARROQUIAGUALACEOJADÁNSAN BARTOLOMÉSAN JUANSANTA ANAZHIDMAD
LEYENDA
1:50 000
0 1 2 3 40.5Km
ESCALA GRÁFICA
SISTEMA DE COORDENADASProyeccción:
Universal Transversal Mercator (UTM)Elipsoide y Datum Horizontal:
Sistema Geodésico Mundial (WGS84)Datum Vertical:Zona 17 Sur
ELABORADO POR:Ronald Cajamarca R.
ANEXO 1 92
MAPA DE ORDENES DE SUELO EN LA M. CHAQUILCAY - M. MULACAPANA
GUALACEO
CUENCA
SIGSIG
PAUTE
CHORDELEG
AZOGUES
735000
735000
738000
738000
741000
741000
744000
744000
9675
000
9675
000
9678
000
9678
000
9681
000
9681
000
9684
000
9684
000
4LEYENDA
1:35 000
0 0.7 1.4 2.1 2.80.35Km
ESCALA GRÁFICA
SISTEMA DE COORDENADASProyeccción:
Universal Transversal Mercator (UTM)Elipsoide y Datum Horizontal:
Sistema Geodésico Mundial (WGS84)Datum Vertical:Zona 17 Sur
ELABORADO POR:Ronald Cajamarca R.
RíosOrdenes de suelo
AlfisolesAndisolesInceptisolesMollisolesTierras misceláneas
ANEXO 2 93
MAPA DE COBERTURA Y USO DE SUELO EN LA M. CHAQUILCAY - M. MULACAPANA
GUALACEO
CUENCA
SIGSIG
PAUTE
CHORDELEG
AZOGUES
735000
735000
738000
738000
741000
741000
744000
7440009672
000
9672
000
9675
000
9675
000
9678
000
9678
000
9681
000
9681
000
9684
000
9684
000
4LEYENDA
1:35 000
0 0.7 1.4 2.1 2.80.35Km
ESCALA GRÁFICA
SISTEMA DE COORDENADASProyeccción:
Universal Transversal Mercator (UTM)Elipsoide y Datum Horizontal:
Sistema Geodésico Mundial (WGS84)Datum Vertical:Zona 17 Sur
ELABORADO POR:Ronald Cajamarca R.
Ríos
Bosque nativo
Cantera
Cultivos de rosa
Embalse
Eucalipto
Maíz suave
Pasto cultivado
Vegetación arbustiva
Vegetación herbácea
ANEXO 3 94
LOCALIZACIÓN DE ESTACIONES METEOROLÓGICAS
GUALACEO
CUENCA
SIGSIG
PAUTE
CHORDELEG
AZOGUES
#0
#0
#0
#0
PAUTE
GUALACEO
SIGSIG
RICAURTE
720000
720000
725000
725000
730000
730000
735000
735000
740000
740000
745000
745000
750000
750000
755000
755000
9660
000
9660
000
9665
000
9665
000
9670
000
9670
000
9675
000
9675
000
9680
000
9680
000
9685
000
9685
000
9690
000
9690
000
4LEYENDA
1:100 000
0 2 4 6 81Km
ESCALA GRÁFICA
SISTEMA DE COORDENADASProyeccción:
Universal Transversal Mercator (UTM)Elipsoide y Datum Horizontal:
Sistema Geodésico Mundial (WGS84)Datum Vertical:Zona 17 Sur
ELABORADO POR:Ronald Cajamarca R.
Bosque AguarongoMicrocuencasRíos
#0 Est. Climatológica#0 Est. PluviométricaRadio de influencia
5 km10 km
15 km20 km25 km
ANEXO 4 95
UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO
GUALACEO
CUENCA
SIGSIG
PAUTE
CHORDELEG
AZOGUES
!!!
!
!
! !! !
!M9M8M7M6
M5
M4
M3 M2M1
M10
732000
732000
735000
735000
738000
738000
741000
741000
744000
744000
747000
747000
9669
000
9669
000
9672
000
9672
000
9675
000
9675
000
9678
000
9678
000
9681
000
9681
000
9684
000
9684
000
4LEYENDA
1:50 000
0 1 2 3 40.5Km
ESCALA GRÁFICA
SISTEMA DE COORDENADASProyeccción:
Universal Transversal Mercator (UTM)Elipsoide y Datum Horizontal:
Sistema Geodésico Mundial (WGS84)Datum Vertical:Zona 17 Sur
ELABORADO POR:Ronald Cajamarca R.
Bosque AguarongoMicrocuencasRíos
! Puntos de muestreo
Muestras X YM1 739676.0 9678153.3M2 739603.3 9677913.4M3 739368.8 9678002.4M4 739647.1 9678734.1M5 739218.5 9679794.1M6 738474.5 9675030.8M7 738759.1 9674986.1M8 738943.7 9674982.4M9 739429.5 9674875.6M10 739710.3 9675237.2
ANEXO 5 96
UBICACIÓN DE LOS PUNTOS DE MUESTREO DE CAUDAL
GUALACEO
CUENCA
SIGSIG
PAUTE
CHORDELEG
AZOGUES
!.
!.P2
P1
732000
732000
735000
735000
738000
738000
741000
741000
744000
744000
747000
747000
9669
000
9669
000
9672
000
9672
000
9675
000
9675
000
9678
000
9678
000
9681
000
9681
000
9684
000
9684
000
4LEYENDA
1:50 000
0 1 2 3 40.5Km
ESCALA GRÁFICA
SISTEMA DE COORDENADASProyeccción:
Universal Transversal Mercator (UTM)Elipsoide y Datum Horizontal:
Sistema Geodésico Mundial (WGS84)Datum Vertical:Zona 17 Sur
ELABORADO POR:Ronald Cajamarca R.
Bosque AguarongoMicrocuencasRíos
!. Puntos caudal
Muestras X YP1 739646 9678734P2 739467 9679681
ANEXO 6 97
98
Anexo 7. Correlaciones mensuales de las estaciones meteorológicas en estudio.
Enero
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.779 0.161 0.126
Paute (M0138) 0.779 1 0.158 0.28
Sigsig (M0424) 0.161 0.158 1 0.278
Ricaurte (M0426) 0.126 0.28 0.278 1
Febrero
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.589 0.385 0.622
Paute (M0138) 0.589 1 0.347 0.593
Sigsig (M0424) 0.385 0.347 1 0.333
Ricaurte (M0426) 0.622 0.593 0.333 1
Marzo
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.768 0.707 0.661
Paute (M0138) 0.768 1 0.653 0.58
Sigsig (M0424) 0.707 0.653 1 0.466
Ricaurte (M0426) 0.661 0.58 0.466 1
Abril
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.32 0.177 0.245
Paute (M0138) 0.32 1 0.35 0.42
Sigsig (M0424) 0.177 0.35 1 0.518
Ricaurte (M0426) 0.245 0.42 0.518 1
Elaborado: Autor
99
Mayo
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.697 0.113 0.56
Paute (M0138) 0.697 1 0.031 0.487
Sigsig (M0424) 0.113 0.031 1 -0.199
Ricaurte (M0426) 0.56 0.487 -0.199 1
Junio
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.72 0.224 0.648
Paute (M0138) 0.72 1 0.45 0.397
Sigsig (M0424) 0.224 0.45 1 0.001
Ricaurte (M0426) 0.648 0.397 0.001 1
Julio
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.415 0.28 0.437
Paute (M0138) 0.415 1 0.439 0.641
Sigsig (M0424) 0.28 0.439 1 0.287
Ricaurte (M0426) 0.437 0.641 0.287 1
Agosto
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.341 0.304 0.225
Paute (M0138) 0.341 1 0.298 0.301
Sigsig (M0424) 0.304 0.298 1 0.14
Ricaurte (M0426) 0.225 0.301 0.14 1
Elaborado: Autor.
100
Septiembre
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.286 -0.204 -0.022
Paute (M0138) 0.286 1 0.224 0.433
Sigsig (M0424) -0.204 0.224 1 -0.148
Ricaurte (M0426) -0.022 0.433 -0.148 1
Octubre
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.562 0.501 0.217
Paute (M0138) 0.562 1 0.532 0.537
Sigsig (M0424) 0.501 0.532 1 0.483
Ricaurte (M0426) 0.217 0.537 0.483 1
Noviembre
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.263 0.046 0.497
Paute (M0138) 0.263 1 0.126 0.478
Sigsig (M0424) 0.046 0.126 1 0.336
Ricaurte (M0426) 0.497 0.478 0.336 1
Diciembre
Estaciones Gualaceo (M0139)
Paute (M0138)
Sigsig (M0424)
Ricaurte (M0426)
Gualaceo (M0139) 1 0.628 0.362 0.819
Paute (M0138) 0.628 1 0.541 0.543
Sigsig (M0424) 0.362 0.541 1 0.654
Ricaurte (M0426) 0.819 0.543 0.654 1
Elaborado: Autor.
101
Anexo 8. Procedimiento de la prueba de rachas de Thom en series anuales de precipitación.
• Prueba de rachas para la estación Gualaceo.
Elaborado: Autor.
Año Precipitación (mm) NA NS Año Precipitación (mm) NA NS 1982 929.0 + 1 1999 1099.0 + 1 1983 715.2 - 1 2000 1040.0 + 0 1984 705.4 - 0 2001 663.0 - 1 1985 534.3 - 0 2002 739.6 - 0 1986 675.4 - 0 2003 692.0 - 0 1987 583.7 - 0 2004 807.8 + 1 1988 962.3 + 1 2005 865.3 + 0 1989 819.1 + 0 2006 1028.0 + 0 1990 697.9 - 1 2007 847.7 + 0 1991 773.9 - 0 2008 1169.1 + 0 1992 529.9 - 0 2009 739.8 - 1 1993 897.8 + 1 2010 957.0 + 1 1994 760.3 - 1 2011 1454.2 + 0 1995 566.6 - 0 2012 959.9 + 0 1996 880.4 + 1 2013 633.1 - 1 1997 815.6 + 0 2014 818.0 + 1 1998 793.0 - 1 2015 707.6 - 1
Mediana 800.4 17 16
102
• Prueba de rachas para la estación Paute.
Elaborado: Autor.
Año Precipitación (mm) NA NS Año Precipitación (mm) NA NS 1982 939.60 + 1 1999 1040.80 + 1 1983 832.90 + 0 2000 973.60 + 0 1984 778.40 + 0 2001 563.70 - 1 1985 502.00 - 1 2002 637.80 - 0 1986 478.64 - 0 2003 691.20 - 0 1987 620.82 - 0 2004 724.20 - 0 1988 755.06 - 0 2005 748.70 - 0 1989 790.40 + 1 2006 724.50 - 0 1990 599.10 - 1 2007 796.90 + 1 1991 586.50 - 0 2008 963.94 + 0 1992 590.90 - 0 2009 692.00 - 1 1993 978.50 + 1 2010 852.60 + 1 1994 876.80 + 0 2011 1089.20 + 0 1995 637.60 - 1 2012 852.40 + 0 1996 957.50 + 1 2013 889.60 + 0 1997 808.00 + 0 2014 852.10 + 0 1998 630.95 - 1 2015 637.50 - 1
Mediana 766.73 17 14
103
• Prueba de rachas para la estación Sigsig.
Año Precipitación (mm) NA NS Año Precipitación (mm) NA NS 1982 612.90 - 1 1999 934.94 + 0 1983 734.30 + 1 2000 657.49 - 1 1984 772.20 + 0 2001 581.88 - 0 1985 637.20 - 1 2002 659.00 - 0 1986 570.15 - 0 2003 600.99 - 0 1987 644.80 - 0 2004 454.85 - 0 1988 646.20 - 0 2005 759.60 + 1 1989 539.70 - 0 2006 561.66 - 1 1990 816.30 + 1 2007 997.26 + 1 1991 465.10 - 1 2008 1079.93 + 0 1992 557.50 - 0 2009 554.30 - 1 1993 849.40 + 1 2010 696.60 + 1 1994 1017.60 + 0 2011 752.20 + 0 1995 630.20 - 1 2012 873.70 + 0 1996 794.60 + 1 2013 759.40 + 0 1997 769.71 + 0 2014 665.10 - 1 1998 717.41 + 0 2015 982.90 + 1
Mediana 680.9 17 16 Elaborado: Autor.
104
• Prueba de rachas para la estación Ricaurte.
Elaborado: Autor.
Año Precipitación (mm) NA NS Año Precipitación (mm) NA NS 1982 1030.2 + 1 1999 1248.1 + 0 1983 911.4 - 1 2000 1167.3 + 0 1984 1030.3 + 1 2001 658.7 - 1 1985 714.1 - 1 2002 830.0 - 0 1986 841.9 - 0 2003 848.7 - 0 1987 645.3 - 0 2004 943.3 + 1 1988 1083.4 + 1 2005 1006.3 + 0 1989 931.9 + 0 2006 882.5 - 1 1990 1103.5 + 0 2007 843.1 - 0 1991 877.8 - 1 2008 1170.0 + 1 1992 807.8 - 0 2009 744.1 - 1 1993 1285.4 + 1 2010 997.4 + 1 1994 1045.2 + 0 2011 1345.4 + 0 1995 768.5 - 1 2012 909.7 - 1 1996 996.5 + 1 2013 878.0 - 0 1997 734.4 - 1 2014 920.1 + 1 1998 967.4 + 1 2015 656.1 - 1
Mediana 915.8 17 20
105
Anexo 9. Procedimiento de la prueba de rachas de Thom en series anuales de temperatura.
• Prueba de rachas para la estación Gualaceo.
Elaborado: Autor.
Año Temperatura Anual NA NS Año Temperatura Anual NA NS 1982 205.9 - 1 1999 207.9 - 1 1983 207.5 - 0 2000 207.2 - 0 1984 205.4 - 0 2001 207.1 - 0 1985 208.8 - 0 2002 209.8 - 0 1986 210.8 + 1 2003 211.5 + 1 1987 214.2 + 0 2004 212.4 + 0 1988 207.7 - 1 2005 214.1 + 0 1989 201.7 - 0 2006 215.7 + 0 1990 207.6 - 0 2007 211.2 + 0 1991 212.3 + 1 2008 207.6 - 1 1992 208.9 - 1 2009 217.0 + 1 1993 206.5 - 0 2010 216.2 + 0 1994 204.1 - 0 2011 215.4 + 0 1995 211.7 + 1 2012 210.9 + 0 1996 206.6 - 1 2013 212.5 + 0 1997 211.9 + 1 2014 209.7 - 1 1998 214.6 + 0 2015 215.6 + 1
Mediana 210.3 17 14
106
• Prueba de rachas para la estación Paute.
Año Temperatura Anual NA NS Año Temperatura Anual NA NS 1982 213.3 + 1 1999 204.5 - 1 1983 215.0 + 0 2000 204.7 - 0 1984 206.5 - 1 2001 211.5 + 1 1985 212.0 + 1 2002 214.6 + 0 1986 215.4 + 0 2003 211.9 + 0 1987 212.7 + 0 2004 213.4 + 0 1988 209.9 - 1 2005 212.6 + 0 1989 204.3 - 0 2006 210.8 - 1 1990 211.1 - 0 2007 210.4 - 0 1991 211.8 + 1 2008 208.3 - 0 1992 210.7 - 1 2009 217.1 + 1 1993 207.1 - 0 2010 213.4 + 0 1994 204.6 - 0 2011 200.6 - 1 1995 212.7 + 1 2012 203.2 - 0 1996 205.7 - 1 2013 208.0 - 0 1997 210.5 - 0 2014 214.3 + 1 1998 216.4 + 1 2015 223.4 + 0
Mediana 211.3 17 15 Elaborado: Autor.
107
Anexo 10. Procedimiento para la aplicación de la curva de doble masa en series anuales de
precipitación.
Elaborado: Autor.
Años GUALACEO(M0139) PAUTE(M0138) SIGSIG(M0424) RICAURTE(M0426) PP(mm) P.Acumul PP(mm) P.Acumul PP(mm) P.Acumul PP(mm) P.Acumul
1982 928.96 928.96 939.60 939.60 612.90 612.90 1030.20 1030.20 1983 715.20 1644.16 832.90 1772.50 734.30 1347.20 911.40 1941.60 1984 705.40 2349.56 778.40 2550.90 772.20 2119.40 1030.30 2971.90 1985 534.30 2883.86 502.00 3052.90 637.20 2756.60 714.10 3686.00 1986 675.42 3559.27 478.64 3531.54 570.15 3326.75 841.90 4527.90 1987 583.70 4142.97 620.82 4152.36 644.80 3971.55 645.30 5173.20 1988 962.27 5105.24 755.06 4907.42 646.20 4617.75 1083.40 6256.60 1989 819.10 5924.34 790.40 5697.82 539.70 5157.45 931.90 7188.50 1990 697.90 6622.24 599.10 6296.92 816.30 5973.75 1103.50 8292.00 1991 773.91 7396.16 586.50 6883.42 465.10 6438.85 877.80 9169.80 1992 529.90 7926.06 590.90 7474.32 557.50 6996.35 807.80 9977.60 1993 897.80 8823.85 978.50 8452.82 849.40 7845.75 1285.40 11263.00 1994 760.29 9584.14 876.80 9329.62 1017.60 8863.35 1045.20 12308.20 1995 566.60 10150.74 637.60 9967.22 630.20 9493.55 768.50 13076.70 1996 880.36 11031.10 957.50 10924.72 794.60 10288.15 996.50 14073.20 1997 815.57 11846.67 808.00 11732.72 769.71 11057.86 734.40 14807.60 1998 793.00 12639.67 630.95 12363.67 717.41 11775.27 967.40 15775.00 1999 1099.04 13738.71 1040.80 13404.47 934.94 12710.20 1248.10 17023.10 2000 1039.96 14778.67 973.60 14378.07 657.49 13367.69 1167.30 18190.40 2001 663.00 15441.67 563.70 14941.77 581.88 13949.58 658.70 18849.10 2002 739.60 16181.27 637.80 15579.57 659.00 14608.58 830.01 19679.11 2003 692.00 16873.27 691.20 16270.77 600.99 15209.57 848.70 20527.81 2004 807.80 17681.07 724.20 16994.97 454.85 15664.42 943.30 21471.11 2005 865.30 18546.37 748.70 17743.67 759.60 16424.01 1006.30 22477.41 2006 1028.02 19574.39 724.50 18468.17 561.66 16985.67 882.50 23359.91 2007 847.70 20422.09 796.90 19265.07 997.26 17982.93 843.10 24203.01 2008 1169.10 21591.19 963.94 20229.01 1079.93 19062.86 1170.00 25373.01 2009 739.80 22330.99 692.00 20921.01 554.30 19617.16 744.10 26117.11 2010 957.00 23287.99 852.60 21773.61 696.60 20313.76 997.40 27114.51 2011 1454.20 24742.19 1089.20 22862.81 752.20 21065.96 1345.40 28459.91 2012 959.90 25702.09 852.40 23715.21 873.70 21939.66 909.72 29369.63 2013 633.10 26335.19 889.60 24604.81 759.40 22699.06 878.00 30247.63 2014 818.00 27153.19 852.10 25456.91 665.10 23364.16 920.12 31167.75 2015 707.64 27860.83 637.50 26094.41 982.90 24347.06 656.14 31823.88
108
Anexo 11. Bases de datos de series precipitación y temperatura para la estaciones en estudio
• Series de precipitación estación Gualaceo.
Años Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Promedio 1982 136.9 74.4 21.2 73.4 90.3 46.9 47.7 8.6 127.0 75.7 93.9 133.0 929.0 77.41 1983 60.5 51.9 142.3 128.5 66.6 9.1 12.9 14.6 17.9 57.2 85.5 68.2 715.2 59.60 1984 46.8 108.6 81.7 88.9 77.0 41.2 26.8 10.7 40.7 44.6 114.3 24.1 705.4 58.78 1985 95.4 17.0 26.4 82.0 49.4 26.6 26.0 23.0 34.4 57.0 34.2 62.9 534.3 44.53 1986 56.8 45.8 50.8 43.5 39.6 9.3 82.2 89.4 44.2 58.3 98.5 57.0 675.4 56.28 1987 28.7 47.4 176.4 133.1 70.6 0.0 45.2 16.4 0.0 0.0 43.9 22.0 583.7 48.64 1988 0.0 118.6 41.1 200.8 98.2 38.4 27.5 37.9 105.7 106.7 85.7 101.7 962.3 80.19 1989 79.5 114.8 213.7 23.5 34.6 51.2 36.2 8.5 26.8 126.5 48.7 55.1 819.1 68.26 1990 73.5 88.9 56.8 56.8 22.3 32.9 41.5 22.7 21.1 114.4 81.1 85.9 697.9 58.16 1991 84.2 40.4 80.2 47.0 42.6 45.8 56.3 45.2 101.7 39.3 115.3 75.9 773.9 64.49 1992 28.6 57.6 86.3 53.2 27.6 49.3 14.6 11.2 32.7 8.2 90.3 70.3 529.9 44.16 1993 13.4 77.5 183.8 80.0 41.0 10.3 1.8 90.9 39.7 141.7 108.4 109.3 897.8 74.82 1994 83.7 16.9 118.0 0.0 53.3 73.5 47.5 18.7 136.4 114.7 54.7 42.9 760.3 63.36 1995 5.0 54.5 27.0 74.8 71.5 35.3 38.1 3.9 10.6 46.2 104.5 95.2 566.6 47.22 1996 127.1 146.0 84.3 40.8 38.3 58.7 116.8 30.3 28.4 105.1 68.0 36.6 880.4 73.36 1997 118.4 48.9 64.4 43.1 44.3 52.8 25.3 68.9 57.7 133.2 103.1 55.5 815.6 67.96 1998 35.6 69.1 110.6 112.4 106.6 21.7 59.8 14.8 2.8 105.7 144.2 9.7 793.0 66.08 1999 74.7 167.0 193.0 76.9 104.9 45.7 41.0 27.4 91.3 79.5 80.8 116.8 1099 91.59 2000 106.9 190.9 127.6 93.3 86.5 56.0 28.2 34.4 84.1 53.1 60.2 118.6 1040 86.66 2001 43.1 50.0 47.4 79.5 67.3 67.4 11.8 22.2 50.3 60.7 108.5 54.8 663.0 55.25 2002 61.4 78.9 60.3 84.0 102.7 31.6 22.7 15.2 7.5 103.0 85.3 87.0 739.6 61.63 2003 48.0 24.3 103.9 99.5 44.4 47.3 23.3 7.4 53.7 100.6 90.5 49.1 692.0 57.67 2004 26.4 96.1 65.6 112.6 73.6 33.7 25.1 13.4 81.0 43.2 152.8 84.3 807.8 67.32 2005 65.2 91.2 172.9 95.8 26.4 57.1 14.4 12.1 16.9 116.0 44.3 153.0 865.3 72.11 2006 100.0 152.4 81.7 119.7 26.6 44.2 10.0 23.6 98.6 116.3 117.8 137.1 1028 85.67 2007 56.6 10.3 74.5 130.1 68.0 87.9 14.4 60.0 41.5 113.0 100.5 90.9 847.7 70.64 2008 82.9 157.7 151.0 116.2 130.0 53.8 21.2 43.0 41.2 125.8 158.1 88.2 1169. 97.43 2009 131.8 36.9 93.7 183.9 69.8 31.4 18.7 17.7 9.8 60.0 43.8 42.3 739.8 61.65 2010 15.1 75.4 36.4 107.3 87.1 96.3 79.0 37.6 33.7 72.9 175.4 140.8 957.0 79.75 2011 134.8 130.1 90.7 154.3 76.0 53.9 103.8 28.8 50.9 66.4 201.2 363.3 1454 121.18 2012 105.0 118.8 100.8 161.0 55.9 47.7 34.8 17.2 7.6 147.5 91.4 72.2 959.9 79.99 2013 30.8 117.2 42.6 24.8 94.8 55.3 40.4 17.6 27.1 89.5 39.2 53.8 633.1 52.76 2014 91.3 46.5 129.9 59.5 122.0 33.1 34.5 20.8 32.1 85.8 89.9 72.6 818.0 68.17 2015 56.4 24.8 167.3 53.4 38.9 61.7 46.3 20.5 40.0 80.5 56.4 61.4 707.6 58.97 Suma 2304.5 2746.8 3304.3 3033.6 2248.7 1507.1 1275.8 934.6 1595.2 2848.3 3170.4 2891.4
Promedio 67.78 80.79 97.19 89.22 66.14 44.33 37.52 27.49 46.92 83.77 93.25 85.04
Elaborado: Autor.
109
• Series de precipitación estación Paute. Años Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Promedio 1982 97 60.8 172.7 73.1 87.7 16.1 39 41.2 22.7 154 69.8 105.5 939.6 78.30 1983 103.9 66 156.4 77.2 81.2 15.6 38.5 29.3 34.3 94.7 64 71.8 832.9 69.41 1984 40.3 104.4 89.6 145.1 97.2 61.9 52.6 23.9 32.7 34.7 73.5 22.5 778.4 64.87 1985 45.9 16.7 29.3 90.2 60.5 34.2 43.2 58.4 28.5 44 24.7 26.4 502.0 41.83 1986 16.4 88.6 77.5 0 0 0 0 52.1 36.2 58.9 81.5 67.4 478.6 39.89 1987 29.3 50.7 155.4 65.0 69.1 14.2 37.4 29.9 31.0 19.4 64.9 54.8 620.8 51.73 1988 35.9 49.4 40.3 24.1 117 70.8 78 36.4 29.3 91.7 98.6 83.5 755.1 62.92 1989 82.3 119.1 179.7 19.5 26.3 71.1 45.4 7.6 20.7 164.3 12.3 42.1 790.4 65.87 1990 28.7 40.8 32.5 81.7 24.9 43.7 18.9 32.7 32.9 83.8 63.1 115.4 599.1 49.93 1991 37 36.2 47.4 71.8 75.6 51 25.2 35 19.8 30 93.1 64.4 586.5 48.88 1992 26.9 55 72.7 54 50.4 52.4 41.7 15.3 28.3 32.7 77.9 83.6 590.9 49.24 1993 26.7 137.7 195.6 73.5 43.1 27.9 44.3 24.4 22.1 100.4 83.9 198.9 978.5 81.54 1994 62.9 36 110 112.2 61.4 64.1 69.2 81.9 24 98.8 113.7 42.6 876.8 73.07 1995 6.3 31 42.3 71.8 76.8 24.1 63 11.7 28.2 40.3 133.5 108.6 637.6 53.13 1996 93.1 176.5 100 126.4 98 41.7 53.5 33.2 39.2 114.4 31.4 50.1 957.5 79.79 1997 93.5 64.9 69.5 66.1 29.6 30.9 48.2 41.7 95.5 70.1 140.6 57.4 808.0 67.33 1998 38.9 65.5 82.2 100 50.7 43.6 68.4 29.7 11.9 73.7 16 50.4 631.0 52.58 1999 62.6 70.5 216.8 69.2 84.4 56.1 47.8 58.7 88 64.3 32 190.4 1040 86.73 2000 88.5 235.6 134.3 93.1 98.8 70.4 10.5 46.9 113.2 12.5 27.5 42.3 973.6 81.13 2001 50.7 24.1 53.4 73.8 45.3 75.9 28.3 27.9 40 26.3 59.7 58.3 563.7 46.98 2002 21.6 38.8 72.2 90.8 63.8 49.2 26.3 25 26.7 85 79.6 58.8 637.8 53.15 2003 29 70.3 102.2 82.8 70.4 53.4 30.9 10 39.5 63.4 101.9 37.4 691.2 57.60 2004 18.2 46.3 60 88.1 42.8 50.3 65.9 13.5 70 70.6 138.6 59.9 724.2 60.35 2005 29.4 83.5 122 128 14.5 54.3 26 11.1 15.3 88.4 42.6 133.6 748.7 62.39 2006 61.4 32.7 112.6 120.3 31.3 64.4 11.2 26.8 37.1 29 98 99.7 724.5 60.38 2007 52.9 15.7 92.9 118.9 48.7 96.2 19.1 66.6 39.4 64.5 104.9 77.1 796.9 66.41 2008 50.2 111.3 113.8 96.7 111.4 60.4 42.8 47.6 38.6 139 73.5 78.6 963.9 80.33 2009 87.9 52.6 91.1 90 66 40.4 28.9 24 23 68.6 28.6 90.9 692.0 57.67 2010 23.6 43.8 34.8 92.6 106.1 100.8 96.9 29.8 25.6 47.2 134.9 116.5 852.6 71.05 2011 90.9 111.3 78.4 174.5 86.8 48.5 102.1 46.8 62.8 75.9 86.8 124.4 1089. 90.77 2012 97.6 118.9 49.8 102 53.3 49.4 40.6 32.2 14.2 147.8 90.1 56.5 852.4 71.03 2013 27.8 114 47.6 26 137.7 64.2 56.6 21.8 31.7 121.5 166 74.7 889.6 74.13 2014 60.7 35 123.6 55.9 112.1 83.1 49.8 38.5 43 114.3 66.2 69.9 852.1 71.01 2015 51.4 23.6 153.1 46 24.9 101.7 65.7 19.5 23.3 66.1 41.3 20.9 637.5 53.13 Suma 1769.4 2427 3311.7 2800.4 2247.8 1782.0 1515.9 1131.2 1268.7 2590.3 2614.6 2635.3
Promedio 52.04 71.39 97.40 82.36 66.11 52.41 44.58 33.27 37.32 76.19 76.90 77.51
Elaborado: Autor.
110
• Series de precipitación estación Sigsig.
Años Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Promedio 1982 35 17 45.3 111.3 28.3 3.7 69.4 23.2 17.3 78.5 54.7 129.2 612.9 51.08 1983 32.5 72.3 153.6 88.2 65.3 9.8 20.6 49.9 49.6 71.7 36.7 84.1 734.3 61.19 1984 43.2 108 71.1 155.4 78.1 75.3 50.8 37.2 35.8 20.4 70.9 26 772.2 64.35 1985 39.9 28.8 30 39.8 116.5 84.2 56 56 12.3 49.4 42.2 82.1 637.2 53.10 1986 16.5 47.4 83.5 72.9 47.5 74.3 16.9 83.2 43.4 30.7 9.7 44.2 570.2 47.51 1987 23.5 112.3 85.3 78.7 55.5 19.6 48.7 43.8 42.4 45.7 43 46.3 644.8 53.73 1988 36.5 97.7 47 137.4 91.5 31.1 60.9 21.1 0 51.9 42.1 29 646.2 53.85 1989 32.5 41 98.3 41.3 35.6 9.5 87.2 19.7 32.7 97.7 27.8 16.4 539.7 44.98 1990 26.6 66.3 44.2 79.2 71.6 61.7 84.2 74 46.7 110.1 81.4 70.3 816.3 68.03 1991 17.8 80.5 26.6 31.3 57.9 87.1 52 41.9 15.8 10.2 26.5 17.5 465.1 38.76 1992 19.9 48.1 81.4 67.1 38.3 57.5 64.3 15.3 39.3 34.6 53.5 38.2 557.5 46.46 1993 25 75.6 202.3 75.5 46.6 68.3 70.2 43.6 22.5 78.6 42.3 98.9 849.4 70.78 1994 128.2 31.7 104.5 128.6 116.9 106 90.3 96.2 53.5 43.9 89.1 28.7 1017 84.80 1995 31.9 29.2 27.3 49.6 84.9 26.6 91.4 27 61.4 35 89.9 76 630.2 52.52 1996 49.6 53.7 65.8 136.5 64.2 33.4 105.2 50.7 67 45.8 72.5 50.2 794.6 66.22 1997 85.3 55.6 89 74.1 85.1 18.7 110.2 72.9 45.5 51 38.8 43.5 769.7 64.14 1998 73.8 41.4 74.2 99.4 78.5 94.5 18.9 10.5 111.2 47.1 31.6 36.3 717.4 59.78 1999 54.5 143.5 148 48.3 86.6 90.9 65.4 22.8 114.6 46.8 43.2 70.3 934.9 77.91 2000 7.6 86.6 38.9 111.7 22.6 81.8 45.7 46.6 84.1 25.7 35.1 71.1 657.5 54.79 2001 51.1 53.9 65.9 32 45.9 32.9 57.1 35.9 63.8 51.8 41.6 50.0 581.9 48.49 2002 44.8 59 46.1 135 38 64.9 70.2 82.9 34.3 37.4 23.5 22.9 659.0 54.92 2003 40.6 50.1 77.3 52.6 34.5 45.2 35.5 42.7 54.1 46.5 60.7 61.2 601.0 50.08 2004 8.2 14.3 31 51 58.2 26.3 41.3 40.1 34.5 25.9 51.2 72.8 454.8 37.90 2005 46.8 81.5 123.5 76.2 74.8 35.5 29.8 6.6 98 36.4 37.8 112.7 759.6 63.30 2006 46 35.8 56.5 54 48.3 64.8 25.2 31 46 62.5 12.4 79.2 561.7 46.80 2007 36.2 56.2 87.9 69.5 211.8 39.5 67.3 76.1 147.1 81.4 75.3 49.0 997.3 83.11 2008 29 140.2 189.2 148.7 63.8 61.8 69.7 40.8 82.4 147.8 62.7 43.8 1079 89.99 2009 88.3 58.1 70.4 62.5 53.4 80.7 55.7 23.3 10.7 4.7 23.5 23 554.3 46.19 2010 25.7 0 37.5 35.3 115.2 123.9 67 54.9 24.8 53.8 43 115.5 696.6 58.05 2011 18.2 25.3 68.1 83.4 67.4 115.5 101.6 62.3 91.4 5.7 44.8 68.5 752.2 62.68 2012 74.1 96.7 33.3 80.6 64.7 69.8 80 122.9 74.2 47 60.2 70.2 873.7 72.81 2013 145.5 69.5 60.4 26.1 55.9 54.7 104.2 63.5 83.6 63 29.7 3.3 759.4 63.28 2014 19.4 19.2 29.5 40.9 69.4 98.9 89 25.7 46.4 80.2 112.6 33.9 665.1 55.43 2015 50.6 62 104.4 50.4 63.6 283.1 113 132.1 23.1 37.7 26.2 36.7 982.9 81.91 Suma 1504.3 2058.5 2597.3 2624.5 2336.4 2231.5 2214.9 1676.4 1809.5 1756.6 1636.2 1901
Promedio 44.24 60.54 76.39 77.19 68.72 65.63 65.14 49.31 53.22 51.67 48.12 55.91
Elaborado: Autor.
111
• Series de precipitación estación Ricaurte.
Años Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Promedio 1982 67.9 24.4 71.5 166.2 175.7 9.2 19.2 12.1 36.7 229.9 70.6 146.8 1030.2 85.85 1983 79.1 63.5 102.8 175.9 163.2 10.2 11.1 9.2 9.8 105.3 67.9 113.4 911.4 75.95 1984 57.5 189.4 135.2 215.1 81.2 27.9 19.5 19.1 76.9 95.2 78.7 34.6 1030.3 85.86 1985 83.8 24.3 57.6 67.4 56.6 15.7 15.6 21.3 45.4 109.8 115.7 100.9 714.1 59.51 1986 65.9 112.7 120.4 98.8 104.6 5.2 18.5 36.8 51.4 60.7 102.2 64.7 841.9 70.16 1987 35.7 52.9 83 71.7 158.7 8.6 16.6 12.9 28.4 92.1 65.1 19.6 645.3 53.78 1988 134.1 107 64.9 175 91.2 54.7 21.4 26.6 21.3 133.7 140.5 113 1083.4 90.28 1989 129.7 73.4 218.4 73.4 48.3 56.7 78.1 5.9 46.3 184.9 10.1 6.7 931.9 77.66 1990 107.8 106.7 53.5 213.6 43 63.7 22.5 16.2 28.4 205.8 140.8 101.5 1103.5 91.96 1991 35.8 128 179 84.3 61.9 38.2 25.1 13.8 35.2 56.8 134.5 85.2 877.8 73.15 1992 1 96.4 99.6 131.1 48.6 28.5 11.3 6.8 87.7 165.2 67.1 64.5 807.8 67.32 1993 137.5 152.9 228 157.8 66.6 12.5 36.2 20.7 56 174.7 121.3 121.2 1285.4 107.12 1994 109.1 100.2 156.2 153.1 90.1 32.5 46.6 27.9 58.4 75.8 145.8 49.5 1045.2 87.10 1995 33.7 57.4 60.5 78.7 106 52 44.1 4.8 7.8 73.1 116.6 133.8 768.5 64.04 1996 71.2 151.9 168.2 152.9 88.5 88 19.6 12.9 51.9 105.4 43.3 42.7 996.5 83.04 1997 50.3 45.3 88.5 93.7 63.4 93.3 17 6.4 64.3 56.8 92.3 63.1 734.4 61.20 1998 57.9 142.8 155.9 60.2 138.5 29.4 34.3 25 11.1 181.5 85.5 45.3 967.4 80.62 1999 121.2 157.4 167.4 167.8 184.5 69.8 25.1 23.8 82.2 51.6 67.9 129.4 1248.1 104.01 2000 35.4 159.2 117.3 183.3 196.9 86.1 10 25.5 174.4 19.6 28.3 131.3 1167.3 97.28 2001 74.2 54.5 138 78.5 57.2 31.1 14.6 15.8 27.5 28.2 59.9 79.2 658.7 54.89 2002 28.9 25.7 69.1 111.8 96.2 28.4 25.3 13.3 180 119.7 80.4 51.2 830.0 69.17 2003 45.3 58.1 86.3 115.8 53.4 36.7 25.1 36.7 48.6 82.3 153.5 106.9 848.7 70.73 2004 37.9 118.1 67.8 129.1 73.3 21.2 31.5 9.7 109.9 45.8 163.3 135.7 943.3 78.61 2005 62.1 65.9 231.9 120.7 61.7 59 11.7 6.5 5.3 105.8 41.4 234.3 1006.3 83.86 2006 34.2 79.5 179.5 134.6 41.2 33 7.6 24.8 20.7 92.6 83.5 151.3 882.5 73.54 2007 41.3 32.6 139.3 188.2 43 83 8.2 38.2 26.8 58.8 107.1 76.6 843.1 70.26 2008 69.3 177.2 95.5 188.7 154.3 42.1 31.5 50.9 48.1 116.3 132.2 63.9 1170.0 97.50 2009 85.4 40.5 115.6 162.8 63.4 53.7 13.4 8.5 24.7 41 72.3 62.8 744.1 62.01 2010 29.3 112.6 69.4 112.1 84.2 107.1 93.7 20.6 40.7 28.2 138.3 161.2 997.4 83.12 2011 47.7 219.1 122.6 213.6 61.9 61.2 73.7 22.2 53.4 69.6 153.5 246.9 1345.4 112.12 2012 157 116.7 118.7 41.1 60.1 31 12.9 22.1 110.2 75.7 50.2 114.0 909.7 75.81 2013 68.1 80.3 98.6 34.4 161.3 34.9 41.2 74.6 16 177.6 46.1 44.9 878.0 73.17 2014 69.7 41.3 132.5 150.3 37.1 30 14 25.9 137 85.5 131 65.8 920.1 76.68 2015 69.3 7 176.2 92.6 39.4 25.4 7.7 4 82.8 61.3 20.9 69.5 656.1 54.68 Suma 2334.3 3174.9 4168.9 4394.3 3055.2 1460.0 903.9 701.5 1905.3 3366.3 3127.8 3231.5
Promedio 68.66 93.38 122.61 129.24 89.86 42.94 26.59 20.63 56.04 99.01 91.99 95.04
Elaborado: Autor.
112
• Series de temperatura estación Gualaceo.
Años Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Promedio 1982 17.00 16.00 16.50 15.30 15.30 17.20 18.10 18.10 17.37 17.88 18.44 18.66 205.9 17.15 1983 18.30 17.90 17.90 17.40 17.80 16.70 15.60 16.00 16.30 17.70 17.20 18.69 207.5 17.29 1984 16.90 16.70 17.30 16.30 15.50 15.90 17.52 17.05 17.50 18.13 17.87 18.70 205.4 17.11 1985 18.00 17.40 16.00 15.30 16.60 17.70 17.30 18.10 17.50 18.19 18.04 18.71 208.8 17.40 1986 17.80 17.00 17.10 17.50 17.40 15.90 17.60 17.30 18.30 18.02 18.19 18.70 210.8 17.57 1987 18.40 17.80 17.30 17.80 17.50 17.20 17.70 17.00 17.40 19.20 18.26 18.69 214.2 17.85 1988 17.40 17.50 16.70 15.40 16.30 17.30 17.50 17.50 16.95 18.15 18.29 18.69 207.7 17.31 1989 17.40 16.80 16.60 17.30 16.50 15.70 15.00 16.10 16.50 17.10 18.10 18.60 201.7 16.81 1990 18.00 18.10 17.60 17.80 17.30 17.00 15.70 15.70 17.10 17.80 18.00 17.50 207.6 17.30 1991 17.90 17.80 18.60 17.30 17.60 17.50 16.90 16.40 17.30 17.90 18.33 18.77 212.3 17.69 1992 17.80 17.40 17.50 17.60 17.90 16.90 15.80 16.90 16.90 17.50 18.40 18.30 208.9 17.41 1993 17.40 16.90 16.70 16.97 17.13 16.68 16.46 16.73 17.11 17.76 17.99 18.67 206.5 17.21 1994 18.30 16.80 15.80 16.00 16.00 15.10 15.90 17.20 17.40 18.50 18.44 18.64 204.1 17.01 1995 18.20 18.80 18.30 18.00 17.10 17.00 16.60 17.40 16.40 17.80 18.30 17.80 211.7 17.64 1996 17.80 17.00 16.80 15.20 15.60 16.20 17.10 17.90 18.10 18.00 18.21 18.65 206.6 17.21 1997 18.00 17.50 18.00 17.30 17.20 17.50 15.30 17.40 18.60 17.70 18.70 18.70 211.9 17.66 1998 18.50 19.20 18.50 19.00 17.50 17.20 15.70 16.80 17.40 17.60 18.70 18.50 214.6 17.88 1999 18.50 17.30 17.30 17.00 17.20 17.70 16.00 15.80 16.60 17.44 18.44 18.62 207.9 17.33 2000 17.79 17.03 17.15 16.80 16.73 16.88 16.52 16.74 17.04 17.76 18.10 18.63 207.2 17.26 2001 17.30 17.40 17.50 17.20 17.50 15.90 16.60 15.50 16.50 18.70 18.60 18.40 207.1 17.26 2002 18.20 18.20 17.70 17.50 17.40 16.10 17.10 16.10 17.30 17.70 17.50 19.00 209.8 17.48 2003 18.20 18.60 18.10 17.90 17.60 16.80 15.90 16.80 17.00 18.10 18.10 18.40 211.5 17.63 2004 18.90 18.20 18.40 18.00 17.90 16.50 16.80 15.60 16.10 18.60 18.40 19.00 212.4 17.70 2005 19.20 18.70 18.10 17.90 17.90 17.40 16.50 16.60 17.80 17.90 18.30 17.80 214.1 17.84 2006 18.60 18.60 18.20 17.70 17.70 16.80 16.70 17.50 18.60 18.30 18.30 18.69 215.7 17.97 2007 19.40 19.10 18.10 18.00 18.00 16.00 17.20 16.10 15.60 17.50 18.30 17.90 211.2 17.60 2008 18.40 17.40 17.30 17.50 17.20 16.80 16.30 16.30 17.00 17.60 17.80 18.00 207.6 17.30 2009 18.00 17.80 18.20 17.70 17.70 17.50 17.20 17.20 17.80 18.60 19.50 19.80 217.0 18.08 2010 19.00 19.60 19.70 19.00 18.70 17.10 17.40 15.40 16.60 18.20 17.80 17.70 216.2 18.02 2011 18.00 18.30 17.90 17.40 17.30 17.40 16.10 16.90 16.30 18.00 18.10 23.70 215.4 17.95 2012 18.40 17.80 17.90 18.00 17.20 17.20 16.30 16.10 16.90 17.90 18.80 18.40 210.9 17.58 2013 18.60 18.00 18.40 18.00 18.20 17.50 16.10 16.30 16.60 18.00 18.10 18.70 212.5 17.71 2014 18.40 18.80 18.40 17.10 17.60 16.50 16.50 15.50 16.90 17.10 18.50 18.40 209.7 17.48 2015 18.00 18.60 18.60 17.90 18.30 16.60 17.00 16.68 17.96 18.23 18.95 18.77 215.6 17.97 Suma 616.0 606.0 600.1 588.1 586.4 571.4 564.0 566.7 582.7 610.6 621.0 634.9
Promedio 18.12 17.82 17.65 17.30 17.25 16.80 16.59 16.67 17.14 17.96 18.27 18.67
Elaborado: Autor.
113
• Series de temperatura estación Paute.
Años Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Suma Promedio 1982 17.90 18.80 18.80 18.00 18.20 17.20 16.30 16.10 17.40 17.80 18.50 18.30 213.3 17.78 1983 19.20 18.70 18.80 18.30 17.90 17.00 16.40 17.10 17.60 18.30 17.17 18.50 215.0 17.91 1984 17.50 17.30 16.70 16.00 16.20 16.70 18.00 16.20 17.40 18.45 17.48 18.60 206.5 17.21 1985 18.90 17.00 18.80 18.70 17.60 16.50 15.90 15.90 17.60 18.60 17.80 18.70 212.0 17.67 1986 18.60 18.10 17.90 18.30 18.50 18.00 17.50 16.23 17.52 18.15 18.05 18.60 215.4 17.95 1987 18.39 18.01 17.91 18.02 17.75 17.04 17.04 16.19 17.10 18.49 18.18 18.55 212.7 17.72 1988 17.90 17.86 17.70 17.39 17.06 17.08 16.91 16.25 16.89 18.09 18.24 18.53 209.9 17.49 1989 17.40 17.00 16.90 17.60 16.80 16.00 15.20 16.00 16.90 17.70 18.30 18.50 204.3 17.03 1990 18.30 18.70 18.00 18.00 17.50 16.90 16.00 15.80 17.40 18.20 18.50 17.80 211.1 17.59 1991 18.20 18.10 18.80 17.80 17.90 17.60 16.00 14.90 17.70 17.20 18.30 19.30 211.8 17.65 1992 18.80 18.00 18.50 18.10 18.30 16.70 15.30 16.00 17.00 17.50 18.30 18.23 210.7 17.56 1993 18.10 17.50 17.10 17.30 17.40 16.70 16.10 16.30 17.00 17.50 17.70 18.40 207.1 17.26 1994 17.70 17.70 17.40 17.30 15.90 15.80 14.60 16.40 17.50 17.80 18.40 18.10 204.6 17.05 1995 18.30 18.60 18.70 18.50 17.40 17.10 16.60 16.80 16.50 18.10 18.30 17.80 212.7 17.73 1996 17.90 17.30 17.60 17.70 17.10 16.50 15.00 15.70 16.50 18.10 18.10 18.20 205.7 17.14 1997 18.40 17.50 18.10 18.10 17.40 17.90 15.30 15.40 17.20 18.60 18.00 18.60 210.5 17.54 1998 18.50 19.40 19.20 19.20 17.90 16.70 15.60 17.00 17.40 18.90 18.40 18.24 216.4 18.04 1999 18.30 17.10 17.40 16.80 16.70 17.20 15.40 15.70 16.80 16.70 18.50 17.90 204.5 17.04 2000 17.70 16.70 17.00 17.00 16.80 17.00 16.20 16.00 16.90 17.50 17.90 18.00 204.7 17.06 2001 17.80 17.80 18.20 17.70 18.00 16.40 17.30 15.50 16.90 18.80 18.40 18.70 211.5 17.63 2002 18.70 18.30 18.40 18.20 18.00 16.50 17.40 17.10 17.40 18.00 17.80 18.80 214.6 17.88 2003 18.00 18.30 18.00 18.20 17.60 16.90 16.30 16.90 17.30 18.00 18.20 18.20 211.9 17.66 2004 18.80 18.20 18.10 18.30 18.40 17.00 17.10 15.90 16.40 18.00 18.30 18.90 213.4 17.78 2005 19.00 18.40 18.10 17.80 18.00 17.30 16.20 16.40 17.60 18.10 18.00 17.70 212.6 17.72 2006 18.30 17.20 17.10 17.50 17.50 17.10 16.90 16.50 17.30 18.30 18.60 18.50 210.8 17.57 2007 18.90 18.20 17.90 18.10 18.20 16.00 16.90 16.10 15.60 18.10 18.50 17.90 210.4 17.53 2008 18.30 17.50 17.90 17.90 17.10 16.70 16.10 16.00 17.00 17.60 18.00 18.22 208.3 17.36 2009 18.10 17.90 18.60 17.90 17.80 17.40 16.70 16.90 17.50 19.00 19.80 19.50 217.1 18.09 2010 19.00 19.50 19.30 19.10 18.60 17.00 17.40 15.40 16.10 17.80 17.00 17.20 213.4 17.78 2011 16.90 17.30 17.20 16.80 16.40 16.60 15.40 16.20 15.70 17.30 17.20 17.60 200.6 16.72 2012 17.80 17.40 17.20 17.30 16.50 16.70 15.60 15.40 15.90 17.40 18.20 17.80 203.2 16.93 2013 18.20 17.90 17.90 17.50 17.90 16.80 15.80 16.30 16.20 17.70 17.70 18.10 208.0 17.33 2014 17.70 18.40 17.70 17.80 18.20 17.40 17.00 16.40 17.80 17.50 19.20 19.20 214.3 17.86 2015 18.70 20.00 19.20 18.60 19.30 16.70 17.70 17.50 18.30 18.70 19.40 19.30 223.4 18.62 Suma 620.2 611.7 612.1 606.8 597.8 574.1 555.2 550.5 579.3 612.0 618.4 624.5
Promedio 18.24 17.99 18.00 17.85 17.58 16.89 16.33 16.19 17.04 18.00 18.19 18.37
114
Anexo 12. Distribución espacial de precipitación y temperatura media mensual en las microcuencas de estudio.
• Distribución de la precipitación (mm) en la microcuenca Chaquilcay
Elaborado: Autor.
Enero Febrero Marzo Abril
115
• Distribución de la precipitación (mm) en la microcuenca Chaquilcay
Elaborado: Autor.
Mayo Junio Julio Agosto
116
• Distribución de la precipitación (mm) en la microcuenca Chaquilcay
Elaborado: Autor.
Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
117
• Distribución de la precipitación (mm) en la microcuenca Mulacapana.
Elaborado: Autor.
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
118
• Distribución de la precipitación (mm) en la microcuenca Mulacapana.
Elaborado: Autor.
Julio Agosto Septiembre
Octubre Noviembre Diciembre
119
• Distribución de la precipitación (mm) anual de las microcuencas en estudio.
Precipitación anual m. Chaquilcay Precipitación anual m. Mulacapana Elaborado: Autor.
120
• Distribución de la temperatura (ºC) en la microcuenca Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
Enero Febrero Marzo Abril
121
• Distribución de la temperatura (ºC) en la microcuenca Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
Mayo Junio Julio Agosto
122
• Distribución de la temperatura (ºC) en la microcuenca Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
123
• Distribución de la temperatura (ºC) en la microcuenca Mulacapana.
Elaborado: Autor.
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
124
• Distribución de la temperatura (ºC) en la microcuenca Mulacapana.
Elaborado: Autor.
Julio Agosto Septiembre
Octubre Noviembre Diciembre
125
• Distribución de la temperatura media anual (ºC) de la microcuencas en estudio.
Temperatura promedio anual m. Chaquilcay Temperatura promedio anual m. Mulacapana Elaborado: Autor.
126
Anexo 13.Evaluación espacial del balance hídrico en la microcuenca Chaquilcay.
• Comprobación del balance hídrico
Fuente: The Soil Water Balance Application
Elaborado: Autor.
127
• Balance hídrico mensual (mm) en la microcuenca Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
Enero Febrero Marzo Abril
128
• Balance hídrico mensual (mm) en la microcuenca Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
Mayo Junio Julio Agosto
129
• Balance hídrico mensual (mm) en la microcuenca Chaquilcay.
Elaborado: Autor.
Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
130
Anexo 14.Evaluación espacial del balance hídrico en la microcuenca Mulacapana.
• Comprobación del balance hídrico
Fuente: The Soil Water Balance Application
Elaborado: Autor.
131
• Balance hídrico mensual (mm) en la microcuenca Mulacapana.
Elaborado: Autor.
Enero Febrero Marzo
Abril Mayo Junio
132
• Balance hídrico mensual (mm) en la microcuenca Mulacapana.
Elaborado: Autor.
• Balance hídrico anual de las microcuencas en estudio.
Julio Agosto Septiembre
Octubre Noviembre Diciembre
133
Balance Hídrico anual m. Chaquilcay
Balance Hídrico anual m. Mulacapana
Elaborado: Autor.
134
Anexo 15. Fotografías obtenidas durante la investigación
Fotografía 1: Recolección de muestras de suelo en la microcuenca Chaquilcay
Fotografía 2: Suelos de la microcuenca Chaquilcay
Fotografía 3: Parte de las muestras de suelo recolectadas en las Microcuencas Chaquilcay y
Mulacapana
135
Fotografía 4: Pesaje de muestras de suelo húmedo
Fotografía 5: Muestra de suelo ingresadas a la estufa, para cumplir el método gravimétrico.
Fotografía 6: Pesaje de la muestra de suelo seca.
136
Fotografía 7: Contenido de materia orgánica después de atravesar el proceso de ignición.
Fotografía 8: Microcuenca Chaquilcay.
Fotografía 9: Primer punto de muestreo de caudal en la quebrada Chaquilcay.
137
Fotografía 10: Embalse ubicado dentro de la microcuenca Chaquilcay.
Fotografía 11: Segundo punto de muestreo de caudal en la quebrada Chaquilcay
138
Fotografía 12: Muestreo de caudal con molinete de taza cónica.
Fotografía 13: Quebrada de la microcuenca Mulacapana
139
Fotografía 14: Reforestación en el BVPA con comunidades aledañas