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ORIGEN Y CARACTERISTICAS DE LOS FLUJOS TORRENCIALES, DEL RIO

MULATO DEL MUNICIPIO DE MOCOA.DEPARTAMENTO DEL PUTUMAYO

LUIS ALEXANDER ESCOBAR RAMIREZ

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar el título de

Magíster en Planificación y Manejo Ambiental de Cuencas

Hidrográficas

Director

HENRY GARZÓN SÁNCHEZ

M. Sc. Cuencas Hidrográficas. Ph.D (c).

UNIVERSIDAD DEL TOLIMA

FACULTAD DE INGENIERÍA FORESTAL

MAESTRÍA EN PLANIFICACIÓN Y MANEJO AMBIENTAL DE CUENCAS

HIDROGRÁFICAS

IBAGUÉ – TOLIMA

2019

3

DEDICATORIA

Dedicatoria especial a mi esposa Nancy a mis hijos Diego y Carolina por su paciencia y

comprensión por los momentos sustraídos para poder llevar a cabo este trabajo.

A mis compañeros de trabajo que de una u otra forma colaboraron y me animaron en

continuar en esta ardua tarea.

A la Institución donde orgullosamente laboro. ITP

A mis profesores y compañeros de Maestría en PMACH de la Universidad del Tolima

4

AGRADECIMIENTOS

Un sincero agradecimiento a todas las personas que contribuyeron en la elaboración de

esta investigación

A mi esposa Nancy y a mis Hijos Diego y Carolina quienes me fortalecieron

anímicamente en este proyecto

Al ingeniero Henry Garzón S. quien fue mi Director, fortaleció mi trabajo con sus sabios

consejos y aportes técnicos

A los profesores: Nidia Ortiz (q.e.p.d), Jader Muñoz. Miguel Barrios, Miguel Espinoza,

Miguel A Quinbayo, Uriel Pérez, Angelo Nieto, Milena Segura.

A mis compañeros de maestría. Elizabeth Téllez, Silvia Guerrero, Claudia Aponte, Jairo

Muchavisoy, y Cristian Díaz.

A todos mis amigos y entidades que estuvieron pendientes de mi investigación.

5

GLOSARIO

AGUAS SUPERFICIALES. Las aguas continentales, excepto las aguas subterráneas;

las aguas de transición y las aguas costeras, y, en lo que se refiere al estado químico,

también las aguas territoriales.

AVALANCHA. Masas de roca, agua, hielo nieve que descienden desde las zonas altas

de las montañas, aumentando su volumen durante su avance.

CUENCA HIDROGRÁFICA. La superficie de terreno cuya escorrentía superficial fluye

en su totalidad a través de una serie de corrientes, ríos y, eventualmente, lagos hacia el

mar por una única desembocadura, estuario

DRENAJE. Escurrimiento de las aguas en forma natural, puede ser superficial o

subterráneo

GEOMORFOLOGÍA. Estudio de los caracteres físicos de la tierra, o de la disposición y

forma de la corteza terrestre, y de las relaciones entre estas características externas del

relieve y las estructuras geológicas y subyacentes. El término es considerado por

algunos como sinónimo de fisiografía

INFILTRACIÓN. Cuando el agua penetra al subsuelo es gradualmente conducida a

capas más profundas y puede penetrar a través de los mantos rocosos subterráneos,

pasando entre sus pequeñas grietas. A este fenómeno se le llama infiltración.

PRECIPITACIÓN. La caída del agua procedente de la atmósfera, que puede presentarse

en forma de rocío, lluvia, nieve, granizo o aguanieve, sobre la superficie de las tierras y

los mares.

6

CONTENIDO

INTRODUCCION .......................................................................................................... 18

1. ASPECTOS GENERALES .............................................................................. 19

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................... 19

1.2 JUSTIFICACION ..................................................................................................... 22

1.3 HIPOTESIS ............................................................................................................. 23

1.4 OBJETIVOS ............................................................................................................ 23

1.5 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO .............................................................. 24

2. MARCO TEORICO .......................................................................................... 31

2.1 MORFOMETRÍA DE LA CUENCA ................................................................... 31

2.2 CLASIFICACION DE COBERTURAS. CORINE LAND COVER ............................. 35

2.3 HIDROLOGIA E HIDRAULICA DE LA CUENCA .................................................... 36

3. METODOLOGIA ....................................................................................................... 46

3.1 ANÁLISIS HIDROLÓGICO-(COMPORTAMIENTO DE LLUVIAS). ......................... 47

3.2 CARACTERIZACIÓN MORFOMETRICA DE LA MICROCUENCA MULATO......... 53

3.3 DINÁMICA DE LAS COBERTURAS VEGETALES. ......................................... 53

3.4. EVOLUCIÓN DEL CAMBIO DE USO DEL SUELO ...................................... 54

3.5 LA GEOLOGÍA DE LA MICROCUENCA MULATO. ................................................ 54

3.6 CARACTERIZACION FÍSICA Y QUÍMICA DE SUELOS Y FLUJOS TORRENCIALES

DE LA MICROCUENCA MULATO. ............................................................................... 56

3.7 ESTUDIO DE SUELOS DE LA MICROCUENCA MULATO .................................... 57

4. RESULTADOS.......................................................................................................... 59

7

4.1 ANALISIS HIDROLOGICO ...................................................................................... 59

4.2 PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS DE LA MICROCUENCA MULATO ............. 107

4.3. DINÁMICA DE LAS COBERTURAS VEGETALES Y USO DEL SUELO DURANTE

EL PERIODO 1999-2017. ........................................................................................... 111

4.4. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DEL USO DEL SUELO EN LA

MICROCUENCA MULATO PERIODO 2000-2017. ..................................................... 125

4.5 GEOLOGIA ........................................................................................................... 127

4.6 SUELOS. ............................................................................................................... 142

4.7 ZONIFICACIÓN AMBIENTAL DE LA MICROCUENCA MULATO ........................ 160

5. DISCUSION Y ANALISIS DEL ORIGEN DE LOS FLUJOS TORRENCIALES ..... 162

5.1 RELACIÓN DEL (EFECTO FOEHN). CON LOS FLUJOS TORRENCIALES DEL RIO

MULATO. .................................................................................................................... 162

5.2 RELACION DEL FENÓMENO DE SUBSIDENCIA, CON LOS DESLIZAMIENTOS Y

LOS FLUJOS TORRENCIALES. ................................................................................ 163

5.3 RELACION DE LA GEOLOGIA Y LA DINÁMICA TECTÓNICA CON LOS FLUJOS

TORRENCIALES. ....................................................................................................... 165

5.4 RELACION DE LA DIMAMICA DE LAS COBERTURAS CON LA FORMACION DE

LOS FLUJOS TORRENCIALES. ................................................................................ 167

5.5 RELACION DEL COMPORTAMIENTO PLUVIMETRICO CON LOS EVENTOS DE

FLUJOS TORRENCIALES .......................................................................................... 171

5.6 RELACION DE LOS PARÁMETROS MORFOMETRICOS DE LA CUENCA. CON EL

ORIGEN DE LOS FLUJOS TORRENCIALES. ........................................................... 176

5.7 RELACION DE LAS PROPIEDADES FÍSICO Y QUIMICAS DE LOS FLUJOS

TORRENCIALES CON LA GEOLOGIA Y LOS SUELOS ........................................... 179

5.8 RELACION DE LA GRANULOETRIA Y EL LIMITE DE PLASTICIDAD DE LOS

SUELOS CON LOS FLUJOS TORRENCIALES ......................................................... 180

5.9 RELACIÓN DE LA MORFO DINÁMICA DEL RIO MULATO CON LA REACCIÓN DEL

SUELO ANTE LLUVIAS EXTREMAS Y LA GRAVEDAD. .......................................... 183

8

6. CONCLUSIONES ................................................................................................... 185

RECOMENDACIONES ............................................................................................... 188

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................... 190

ANEXOS ..................................................................................................................... 199

9

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Principales eventos de flujos torrenciales ocurridos en el rio Mulato. .............. 21

Tabla 2. Clasificación de pendientes correspondientes a microcuenca del rio Mulato . 29

Tabla 3. Clases de indicadores de forma ...................................................................... 32

Tabla 4. Clases de valores de pendiente del cauce (grados) ....................................... 32

Tabla 5. Relación de ancho promedio con la forma y características de torrencialidad 33

Tabla 6. Clases de valores de compacidad. ................................................................. 33

Tabla 7. Clases de densidad de drenaje ....................................................................... 35

Tabla 8. Características de las estaciones meteorológicas referenciadas en la

Investigación. ................................................................................................................ 48

Tabla 9. cocientes para cálculo de intensidad de lluvias en diferentes duraciones. ..... 51

Tabla 10. Características de las secciones aforadas (Bocatoma Líbano) .................... 59

Tabla 11. Características de las secciones aforadas (Afluente 1. Las Córdobas) ........ 60

Tabla 12. Características de las secciones aforadas (Afluente 2. Las Córdobas) ........ 60

Tabla 13. Caudales aforados periodo 2013-2016 en la bocatoma Líbano- Rio Mulato. 60

Tabla 14. Precipitación mensual (mm)- Estación Patoyaco. ......................................... 62

Tabla 15. Máximo número de días mensuales de precipitación por año-Estación

Patoyaco. ...................................................................................................................... 63

Tabla 16. Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas. Estación Patoyaco.

...................................................................................................................................... 65

Tabla 17. Precipitación máxima (mm) mensual/ año, para el cálculo de variables de

distribución de probabilidades de Gumbel. Estación Patoyaco. .................................... 66

Tabla 18. Pprobabilidad de ocurrencia de precipitación máxima -Estación Patoyaco. . 68

Tabla 19. Valores de Precipitación máxima diaria, en función del tiempo de duración y

diferentes periodos de retorno. -Estación Patoyaco. ..................................................... 69

Tabla 20. Intensidad de precipitación calculado para diferentes periodos de retorno -

Estación de Patoyaco. ................................................................................................... 70

Tabla 21. Síntesis de regresión potencial de intensidades de precipitación, para 8

periodos de retorno -Estación Patoyaco. ...................................................................... 70

10

Tabla 22. Regresión de potencia entre Periodo retorno (T) y termino constante de

regresión ....................................................................................................................... 71

Tabla 23. Intensidad, Tiempo de duración y periodo de retorno-Estación Patoyaco .... 72

Tabla 24. Precipitación diaria superior a 100 mm-Estación Patoyaco. ......................... 73

Tabla 25. Precipitación mensual - Estación Acueducto de Mocoa. .............................. 74


Acueducto Mocoa ......................................................................................................... 77

Tabla 27. Valores máximos mensuales de Precipitación (mm) en 24 horas. -Estación

Acueducto de Mocoa. .................................................................................................... 78

Tabla 28. Precipitación máxima (mm) mensual/ año, (cálculo de variables de distribución

de probabilidades de Gumbel). Estación Acueducto Mocoa. ........................................ 79

Tabla 29. Probabilidad de Ocurrencia de precipitación máxima-Estación Acueducto

Mocoa. .......................................................................................................................... 81


diferentes periodos de retorno. -Estación Acueducto Mocoa. ....................................... 82

Tabla 31. Intensidad de precipitación calculado para diferentes tiempos de duración y

periodos de retorno-Estación Acueducto Mocoa. .......................................................... 82

Tabla 32. Síntesis de regresión potencial de intensidades de precipitación -Estación

Acueducto Mocoa ......................................................................................................... 83

Tabla 33. Intensidad, duración y periodo de retorno- Estación de Acueducto Mocoa .. 84

Tabla 34. Precipitación diaria superior a 100 mm. Estación Acueducto Mocoa. ........... 85

Tabla 35. Precipitación mensual (mm)-Estación Campucana ..................................... 87

Tabla 36. Máximo número de días mensuales de precipitación/año- -Estación

Campucana ................................................................................................................... 89

Tabla 37. Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas. Estación

Campucana ................................................................................................................... 91


distribución de probabilidades de Gumbel. Estación Canpucana. ................................ 92

Tabla 39. Probabilidad de Ocurrencia precipitación máxima -estación Campucana. ... 95

Tabla 40. Valores de Precipitación máxima probable diaria, en función del tiempo de

duración y diferentes periodos de retorno- Estación Campucana. ................................ 95

11

Tabla 41. Intensidad de precipitación calculado para diferentes periodos de retorno-

Estación de Campucana. .............................................................................................. 96

Tabla 42. Resumen de regresión potencial de intensidades de precipitación -Estación

Campucana. .................................................................................................................. 97

Tabla 43. Intensidad, duración y Tiempo de retorno, Estación de Campucana ............ 98

Tabla 44. Precipitación diaria superior a 100 mm- Estación Campucana ................... 100

Tabla 45. Calculo de la precipitación media de la microcuenca según el área

correspondiente a cada pluviómetro (polígonos de Thiessen) .................................... 102

Tabla 46. Tiempos de concentración entre diferentes métodos ................................. 102

Tabla 47. Coeficientes de escorrentía según tipo de cobertura. Estación Patoyaco.

Estación Campucana, Estación Acueducto Mocoa. .................................................... 103

Tabla 48. Caudales (m3/min) para la Estación Patoyaco. ........................................... 104

Tabla 49. Caudales para la Estación Campucana ...................................................... 105

Tabla 50. Caudales para la Estación Acueducto Mocoa ............................................. 105

Tabla 51. Caudales máximos de la microcuenca del río Mulato, para 8 periodos de

retorno y 12 periodos de duración. .............................................................................. 106

Tabla 52. Parámetros morfométricos de la cuenca del Río Mulato ............................ 108

Tabla 53. Cambio de cobertura en la microcuenca Mulato -Periodo 1999 a 2017. .... 120

Tabla 54. Cambio de coberturas del periodo entre 2016-2017 ................................... 124

Tabla 55. Caracterización de suelos Cuenca del rio Mulato ....................................... 143

Tabla 56. Interpretación de Análisis de suelos de la microcuenca Las Palmeras, ...... 145

Tabla 57. Interpretación de Análisis de suelos de la microcuenca Las Palmeras ....... 146

Tabla 58. Características del sitio de muestreo (Bocatoma Las Palmeras) ................ 148

Tabla 59. Datos de campo (Bocatoma Las Palmeras-Rio Mulato) ............................. 148

Tabla 60. Características del sitio de muestreo (Microcuenca Las Palmeras) ............ 151

Tabla 61. Datos de campo (Microcuenca Las Palmeras) ........................................... 152

Tabla 62. Clases de conductividad hidráulica del suelo saturado. (SSDS. 1993). ...... 154

Tabla 63. Granulometría cuenca del Mulato (Abajo de la Bocatoma Las Palmeras) .. 154

Tabla 64. Granulometría cuenca del Mulato (Encima de la Bocatoma Las Palmeras) 156

Tabla 65. Resultados del límite líquido (LL) sector Bocatoma Las Palmeras. ............ 158

Tabla 66. Resultados de laboratorio limite plástico- (LP). Método de rollitos .............. 159

12

Tabla 67. Limite plástico de los suelos, Bocatoma Las Palmeras - Método rollitos. ... 159

Tabla 68. Eventos históricos de los flujos torrenciales del río Mulato. ........................ 171

Tabla 69. Comportamiento de las lluvias en relación con los eventos históricos de flujos

torrenciales del río Mulato. .......................................................................................... 172

Tabla 70. Análisis de la relación entre flujos y la precipitación registrada en tres

estaciones ................................................................................................................... 174

13

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Flujos torrenciales del rio Mulato-Municipio de Mocoa (2017) ....................... 23

Figura 2.Cauce de las quebradas Mulatico y Las Palmeras, posterior a la avalancha del

31 de marzo de 2017. ................................................................................................... 24

Figura 3. Colmatación bocatoma las Palmeras 31 de Marzo de 2017 ......................... 26

Figura 4. Mapa conceptual de la investigación, ............................................................ 46

Figura 5. Polígonos de Thiessen para las 11 estaciones meteorológicas analizadas -

Municipio de Mocoa. ..................................................................................................... 49

Figura 6. Polígonos de Thiessen. Estaciones Patoyaco, Campucana, Acueducto de

Mocoa ........................................................................................................................... 49

Figura 7. Valores máximos mensuales de precipitación por año- Estación Patoyaco .. 63

Figura 8. Precipitación Total anual durante el periodo 1999-2016-Estación Patoyaco 63

Figura 9. Máximo número de días mensuales de precipitación por año- Estación

Patoyaco ....................................................................................................................... 64

Figura 10.Regresión potencia entre periodo de retorno, y termino constante de regresión.

...................................................................................................................................... 71

Figura 11.Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Estación Patoyaco ........................ 72

Figura 12.Precipitación diaria superior a 100 mm. Estación Patoyaco ......................... 74

Figura 13. Valores máximos mensuales de precipitación por año Estación Acueducto

Mocoa ........................................................................................................................... 76

Figura 14. Precipitación Total anual -Estación Acueducto Mocoa. ............................... 76

Figura 15. Máximo número de días mensuales de precipitación por año-Estación

Acueducto Mocoa ......................................................................................................... 78

Figura 16. Regresión potencia entre periodo de retorno, y termino constante de

regresión. ...................................................................................................................... 83

Figura 17. Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Estación Acueducto Mocoa ......... 84

Figura 18. Precipitación diaria superior a 100 mm durante el periodo 1982-2017-

Estación Acueducto Mocoa. .......................................................................................... 86

Figura 19. Valores máximos mensuales de precipitación/año-Estación Campucana .. 88

14

Figura 20. Precipitación total anual (periodo 1978-2016)-Estacion Campucana .......... 88

Figura 21. Máximo número días mensuales de precipitación por año-Estación

Campucana ................................................................................................................... 90

Figura 22. Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas. Estación

meteorológica Campucana. .......................................................................................... 92

Figura 23. Regresión potencia entre periodo de retorno y Termino constante de

regresión. ...................................................................................................................... 98

Figura 24. Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Estación Campucana ................... 99

Figura 25. Precipitación diaria superior a 100 mm, periodo 1990-2017-Estación

Campucana ................................................................................................................. 101

Figura 26. Curva hipsométrica de la microcuenca Mulato .......................................... 109

Figura 27. Mapa de Pendientes de la microcuenca Mulato ........................................ 110

Figura 28. Coberturas de microcuenca Mulato- Periodo 1999-2004 .......................... 113

Figura 29. Cobertura vegetal, de la microcuenca Mulato -Periodo 1999 a 2004 ........ 113

Figura 30. Coberturas de la microcuenca Mulato- Periodo 2004-2009 ...................... 114

Figura 31.Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato. Periodo 2004-2009. ............ 115

Figura 32. Clasificación de Coberturas de microcuenca Mulato-Periodo 2009-2014 . 116

Figura 33. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato -Periodo 2009-2014. ........... 117

Figura 34. Coberturas de la microcuenca Mulato-periodo 2014-2017 ........................ 118

Figura 35. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato -Periodo 2014-2017. ........... 119

Figura 36.Cambio de coberturas en la microcuenca Mulato -Periodo 1999 a 2017 ... 120

Figura 37. Cambio de coberturas del periodo entre 1999-2000 y 2003-2004 ............ 122

Figura 38. Cambio de coberturas del periodo entre 2007-2008 y 2011-2012 ............ 123

Figura 39. Cambio de cobertura en el periodo 2016-2017 ......................................... 124

Figura 40 Localización de usos del suelo en la cuenca del río Mulato año 2000 ....... 126

Figura 41. Uso del suelo en el periodo 2017.Microcuenca Mulato ............................. 126

Figura 42.Litología y Tectónica-microcuenca Mulato,plancha 230-(INGEOMINAS), . 128

Figura 43.Cuenca denudada en la zona suroccidental del área de estudio. .............. 131

Figura 44. Escarpe de erosión menor, producido por el estallamiento y profundización

de un pequeño cauce sobre laderas onduladas suaves (vereda El Líbano). .............. 132

Figura 45. Abanico Fluviotorrencial antiguo (Faan).Vista aérea. Vereda Villa Nueva. 133

15

Figura 46. Falla Mulato ............................................................................................... 134

Figura 47 Falla Mocoa. La tebaida ............................................................................. 134

Figura 48.Localización de los movimientos en masa y de los epicentros de los sismos

de un radio de aproximadamente 20 km a partir de la ciudad de Mocoa. ................... 137

Figura 49. Subsidencia de la microcuenca Mulato (Unid. Milímetros) ........................ 139

Figura 50. Potencial de deslizamiento para el área de la Microcuenca Mulato .......... 139

Figura 51 Mapa multitemporal 1962, Movimientos en masa microcuenca Mulato ..... 140

Figura 52. Mapa multitemporal 1995-2005,Movimiento en masa microcuenca Mulato

.................................................................................................................................... 140

Figura 53.Mapa multitemporal 2008-2016 Movimiento en masa microcuenca Mulato141

Figura 54. Categorías de amenaza por deslizamientos-Microcuenca Mulato ............ 142

Figura 55. Perfil de suelos sector bocatoma Las Palmeras-Microcuenca Mulato ...... 144

Figura 56. Muestreo de suelos Quebrada Las Palmeras ........................................... 144

Figura 57 Infiltración acumulada incluyendo línea de tendencia y ecuación potencial.

Bocatoma Las Palmeras ............................................................................................. 149

Figura 58. Estudio de infiltración en área de la (bocatoma Las Palmeras)................. 150

Figura 59. Estudio de infiltración suelos de la microcuenca Las Palmeras. ............... 151

Figura 60.Infiltración acumulada incluyendo línea de tendencia y ecuación potencial.

Quebrada Las Palmeras ............................................................................................. 152

Figura 61. Curva granulométrica de suelos Abajo de la bocatoma Las Palmeras ..... 155

Figura 62. Análisis de granulometría por el método de tamices. ................................ 156

Figura 63. Curva granulometríaca de suelos (encima de Bocatoma Las Palmeras) .. 157

Figura 64.Limite liquido de los suelos de la Bocatoma Las Palmeras. ....................... 158

Figura 65.Preparación de la muestra para cálculo de Limite líquido y Limite plástico por

el método de Casagrande y rollitos respectivamente. ................................................. 160

Figura 66 Zonificación Ambiental de la microcuenca Mulato ...................................... 161

Figura 67.Áreas desnudas por procesos naturales y antrópicos.Microcuenca Mulato.

.................................................................................................................................... 169

Figura 68 Cauce de la Quebrada Las Palmeras ........................................................ 169

16

RESUMEN

Los flujos torrenciales en el rio Mulato, representan la principal amenaza para la

población urbana de Mocoa, localizada en la microcuenca, y se encuentran asociados a

la ocurrencia de eventos de precipitación extremos de alta intensidad y a su interacción

con el relieve, la pendiente, la fragilidad e inestabilidad geológica, el uso y manejo del

suelo y coberturas naturales. La microcuenca Mulato se caracteriza por presentar

alteraciones hidroclimaticas, propias de la dinámica del clima que, acompañada de una

fragilidad geológica y de los suelos, la hacen más vulnerable a la saturación que

interactuando con las fuertes pendientes y la escasa vegetación, producen movimientos

en masa, que en su dinámica y evolución se convierten en flujos torrenciales, que alteran

al régimen hidrológico e hidráulico de la microcuenca.

Esta investigación tuvo como soporte el análisis hidrológico de la microcuenca Mulato,

con la aplicación del modelo probabilístico de Gumbel y el método racional, que

permitieron en su conjunto determinar la lluvia de diseño y el caudal máximo generado

en la microcuenca, a partir de la información de precipitación disponible en las estaciones

meteorológicas, con alguna influencia sobre la microcuenca. Mediante herramientas SIG

se realizó un análisis de la dinámica de las coberturas vegetales, del uso del suelo,

geología, geomorfología, subsidencia entre otros factores. Se realizó un análisis físico-

químico, de infiltración y granulometría de suelos y de flujos torrenciales de dos afluentes

(Mulato y Las Palmeras). Como resultado final de esta investigación se logró obtener un

conocimiento preliminar, sobre el posible origen de los flujos torrenciales, y su relación

con las variables topográficas, estratigráficas, morfométricas, coberturas vegetales, usos

del suelo y los parámetros físicos y químicos de los flujos torrenciales y los suelos.

Palabras clave; Morfometria, Escorrentía, Flujos torrenciales, precipitación, Areas

aferentes, infiltración, granulometría.

17

ABSTRACT

he torrential flows in the Mulato River represent the main threat to the urban population

of Mocoa, located in the micro-basin, and are associated with the occurrence of extreme

high-intensity precipitation events and their interaction with the relief, the slope, the

fragility and geological instability, the use and management of soil and natural cover. The

Mulato micro-basin is characterized by hydroclimatic alterations, typical of climate

dynamics that, accompanied by a geological and soil fragility, make it more vulnerable to

saturation than interacting with steep slopes and scarce vegetation, producing mass

movements , which in their dynamics and evolution become torrential flows, which alter

the hydrological and hydraulic regime of the microbasin.

This research was supported by the hydrological analysis of the Mulato micro-basin, with

the application of the Gumbel probabilistic model and the rational method, which allowed

as a whole to determine the design rainfall and the maximum flow generated in the micro-

basin, based on the information of precipitation available at weather stations, with some

influence on the micro-basin. Using GIS tools, an analysis was made of the dynamics of

plant cover, land use, geology, geomorphology, subsidence, among other factors. A

physical-chemical analysis of infiltration and granulometry of soils and torrential flows of

two tributaries (Mulato and Las Palmeras) was carried out. As a final result of this

investigation it was possible to obtain a preliminary knowledge about the possible origin

of the torrential flows, and its relationship with the topographic, stratigraphic,

morphometric variables, vegetation coverage, land uses and the physical and chemical

parameters of the torrential flows. and the floors.

Keywords. Morphometry, Runoff, torrential flows, precipitation, afferent areas, infiltration,

18

INTRODUCCION

La microcuenca Mulato es la principal fuente de abastecimiento de bienes y servicios

ambientales para los habitantes de la ciudad de Mocoa, caracterizada por una alta

intervención tanto en el contexto rural como urbano. Esta microcuenca por la evolución

natural de su topografía, las fuertes pendientes, la inestabilidad geológica y procesos de

subsidencia, uso y manejo inapropiado del suelo, las coberturas naturales, y la

ocurrencia de precipitaciones de alta intensidad en cortos periodos, la hacen muy

vulnerable por la generación recurrente de flujos torrenciales y movimientos masales de

gran afectación a la infraestructura física y socio económica, de la ciudad de Mocoa. Esta

investigación se direccionó fundamentalmente a generar un conocimiento preliminar

respecto a la génesis y las características de los flujos torrenciales del rio Mulato,

teniendo como soportes técnicos, el análisis de la evolución y la dinámica que han tenido

las coberturas vegetales y el uso del suelo, durante los últimos 17 años. Otro aspecto

relevante en la investigación, fue el análisis hidrolóclimatico de algunas estaciones

meteorológicas, el análisis geológico y físico-químico, tanto de suelos como de los flujos

torrenciales que inciden notablemente en el comportamiento hidrológico e hidráulico de

la microcuenca.

El conocimiento del comportamiento hidrológico, coberturas y la caracterización

morfométrica se apoyó en el uso de técnicas SIG como, ARCGIS, Eart Explorer, Global

Mapper, el modelo Corine Land Cover, el método racional y el modelo probabilístico de

Gumbel, que se constituyeron en aspectos temáticos y herramientas claves para ayudar

a entender la dinámica y comportamiento de estos flujos torrenciales en la microcuenca

Mulato. Con la investigación se logró tener un cconocimiento preliminar del origen y las

características de los flujos torrenciales, del rio Mulato y las interrelaciones existentes

entre los eventos de lluvia extremos, cobertura, uso del suelo, suelos, geología y

geomorfología que explican la ocurrencia de dichos flujos torrenciales.

19

1. ASPECTOS GENERALES

1.1 ANTECEDENTES

En el departamento del Putumayo, la investigación sobre el origen de los flujos

torrenciales generados por procesos naturales es incipiente, y carece de estudios

suficientes y confiables que sirvan de referente para este trabajo de investigación. Sin

embargo, existen algunos estudios realizados para la microcuenca, que trataron

sutilmente el tema de avenidas torrenciales, antes del evento de avalancha ocurrido entre

el 31 de marzo y el 1 de abril de 2017 en la ciudad de Mocoa.

Entre los desastres en el ámbito nacional, asociados a procesos hidro- meteorológicos y

glacio-volcánicos se destacan por su actividad destructiva: La avalancha del rio Páez,

ocurrida el 6 de junio de 1994, causado por el sismo que sacudió al suroccidente

colombiano, considerado como el segundo más mortífero en la historia del país después

del sismo ocurrido en el Eje Cafetero. La Avalancha de Armero 13 de noviembre de 1985,

Deslizamiento de Villatina (1987), Creciente del río Combeima (1987), Emergencias

invernales en el Caribe (1988 y 1995), Paso del Huracán Joan por el Caribe Colombiano

(1988), Inundación Atrato Medio (1992). Avenida torrencial del 31 de enero de 1994 en

la cuenca del río Fraile. Reptación de San Cayetano (1999), Deslizamientos de Herrán

(2002) y Gramalote (2010), eventos de inundaciones de gran magnitud como las

generadas por la ruptura del Canal del Dique (1983, 1984 y 2010), producto de las

intensas lluvias influenciadas por un Fenómeno de la Niña. Creciente súbito del río Mira.

2007. Situación invernal presentada en gran parte del país en los años 2010 y 2011.

Avalancha ocurrida entre el 31 de marzo y el 1 de abril de 2017 en la ciudad de Mocoa y

más recientemente la avalancha del rio Mulato ocurrida el 12 de agosto de 2018.

Sobre el municipio de Mocoa, existen algunos documentos con datos preliminares sobre

gestión del riesgo para eventos hidrometereológicos como: Plan Municipal de Gestión

del Riesgo de Desastres Urbano y Periurbano para el Municipio de Mocoa, elaborado en

20

junio de 2013 por la Alcaldía Municipal de Mocoa, y en cuyo documento se plasma las

políticas de manejo y prevención del riesgo en una forma muy general para la ciudad de

Mocoa, para eventos de carácter hidro-meteorológico y origen geológico.

Un estudio importante se denomina Metodología para la Microzonificación de riesgos

frente a amenazas naturales: caso de estudio deslizamientos e inundaciones del

municipio de Mocoa, diseñada en 2014 por Carlos Mauricio Guzmán Torres y Jhosser

Alexander Barrera Arciniegas, ingenieros civiles de la Universidad Católica en 2014.

El más reciente estudio se denomina “Acotamiento de la ronda hídrica del río Mulato en

la zona urbana del municipio de Mocoa (Putumayo), realizado en 2016, entre

Corpoamazonia y la Universidad Nacional de (Sede Leticia), inmerso en el Plan de

Acción 2016-2019 “Ambiente para la Paz” garantizar el Acotamiento de la Ronda Hídrica

en las zonas urbanas de las principales cabeceras municipales.

La mayoría de estudios en el ámbito nacional se direccionan hacia la gestión del riesgo

y modelación hidráulica; y el problema se hace aún más complejo, por la falta de estudios

y conocimientos relacionado al origen y la génesis de los eventos torrenciales y tan solo

existen algunos estudios como:

Características del flujo de lodo ocurrido el 13 de noviembre de 1985 en el valle de

Armero (Tolima, Colombia). historia y comentarios de los flujos de 1595 y 1845; realizado

por Mojica, J., Colmenares, F., Villarroel, C., Macia, C. & Moreno, M. (1985).

Aspectos geomorfológicos de la avenida torrencial del 31 de enero de 1994 en la cuenca

el Rio Fraile y sus fenómenos asociados, realizado por Juan González y Michel Hermelin

del Grupo de Geología Ambiental e Ingeniería Sísmica de la Universidad EAFIT (2004).

Reasentamiento poblacional forzoso originado en riesgos o desastres asociados con

fenómenos naturales, Caso Armero y el volcán Arenas del Nevado del Ruiz, realizado

por Alba Paulsen de Cárdenas y Camilo Cárdenas Giraldo en septiembre de 1998.

21

Avalanchas generadas por lluvias, sismos y erupciones volcánicas, realizado por

Gustavo A Silva Medina en 2007. En dicho estudio se hace énfasis en la avalancha

ocurrida en el Rio Páez en 1994.

Amenaza, vulnerabilidad y riesgo por movimientos de remoción en masa, avenidas

torrenciales e inundaciones en el valle de Aburrá. Formulación de propuestas de gestión

del riesgo. Área metropolitana del valle de Aburrá, Corantioquia et all. (2009)

Tabla 1 Principales eventos de flujos torrenciales ocurridos en el rio Mulato.

1947 Avenida torrencial del río

Mulato

Remoción en masa en la parte alta de la cuenca y

represamiento, largo período de lluvias. Pérdida de

viviendas, animales domésticos y cultivos.


Mocoa

El río cambió de cauce en el barrio de San Agustín.


Mulato y Mocoa

Bocatoma del acueducto semidestruida. Cinco viviendas

con daños y pérdida de animales domésticos.


Mulato, Mocoa y Sangoyaco.

El río rebasó el muro de protección y corrió por la Avenida

17 de Julio.


Mulato y Sangoyaco

Sectores inundados como la plaza de mercado y barrio

Miraflores, Pablo VI y Naranjito. Destrucción parcial del

puente peatonal, ubicado en el barrio Miraflores.


Mulato y Mocoa

El río Mulato salió de su cauce y llegó al barrio Avenida 17

de Julio.


Mulato y Mocoa

Pérdida de hectáreas de pastizales y ganado vacuno, de

cultivos de caña.


Mulato

Barrio Avenida 17 de Julio afectado


Mulato

Inundación de los barrios San Agustín, Naranjito, José

Homero, Avenida 17 de Julio, Miraflores y 5 de septiembre.


Mulato

Afectación de la bocatoma del acueducto municipal.


Mulato

Inundación de los barrios Pablo VI, Libertador,

Independencia, San Agustín, Progreso y Avenida 17 de

22

Julio. Los muros de contención dañados. Desbordamiento

del río Mulato.

2017 Avenida fluvio-torrencial del río

Mulato y Mocoa

Más de 300 muertos, 400 heridos y 36 barrios afectados.

(El Espectador, “Tragedia de Mocoa: ¿es posible prevenir

catástrofes similares a la de Mocoa”, 14 de abril)

2018 Avenida de flujos torrenciales

del rio Mulato

12 de agosto de 2018. (viviendas destruidas) y más de 200

personas damnificadas.

Fuente. Jojoa, 2003; citado por Universidad Nacional de Colombia - Sede Amazonia &

CORPOAMAZONIA, 2017, complementado por Escobar 2018

1.2 JUSTIFICACION

Esta investigación pretende dar a conocer preliminarmente el origen y las características

de los flujos torrenciales, que recurrentemente se presentan en la microcuenca del rio

Mulato, siendo uno de los fenómenos naturales de mayor afectación a la infraestructura

física y socioeconómica de la ciudad de Mocoa. Actualmente la microcuenca Mulato

presenta una escaza información sobre indicadores geomorfológicos, hidroclimáticos,

del comportamiento y composición fisicoquímica de los suelos y de los flujos torrenciales,

sobre la evolución de su cobertura y uso del suelo, infiltración, granulometría y una

escasa aplicación de tecnologías SIG y modelos hidrológicos e hidráulicos que

contribuyan al conocimiento del origen de dichos flujos torrenciales.

Esta falta de conocimiento, demuestra la necesidad de este tipo de estudios, que

contribuyen al fortalecimiento de las políticas nacionales y regionales sobre gestión del

riesgo, de planificación urbana y de ordenamiento territorial de la microcuenca y de

manejo de rondas hídricas, en concordancia con la normatividad colombiana como: Ley

1454 de 2011 sobre ordenamiento territorial, Decreto 1640 del 2 de agosto de 2010 sobre

la reglamentación e instrumentación para la planificación ordenación y manejo de

cuencas hidrográficas, Decreto 93 de 1998 entre otras.

23

Figura 1. Flujos torrenciales del rio Mulato-Municipio de Mocoa (2017)

Fuente El autor

1.3 HIPOTESIS

El origen y dinámica de los flujos torrenciales de la microcuenca Mulato está asociado a

una interrelación entre factores naturales y antrópicos como: eventos de lluvia extremos,

cambios de cobertura y uso del suelo, suelos, geología y geomorfología que explican la

ocurrencia de dichos flujos torrenciales.

1.4 OBJETIVOS

Objetivo General

Caracterizar a nivel preliminar el origen, dinámica y evolución de los flujos torrenciales,

en la microcuenca Mulato, apoyados en el conocimiento de los factores y procesos

biofísicos y herramientas SIG.

Objetivos Específicos

Explicar las interrelaciones existentes entre los eventos de lluvia extremos, cobertura y

uso del suelo, suelos, geología y geomorfología, características sedimentológicas de los

flujos con el origen y ocurrencia de los flujos torrenciales en la microcuenca Mulato.

24

Analizar el comportamiento morfometrico e hidrológico de la microcuenca del rio Mulato,

a partir de los registros de precipitación de las estaciones adyacentes y herramientas

SIG.

1.5 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

1.5.1. Generalidades de la microcuenca. El rio Mulato se origina a 2300 m.s.n.m, en las

coordenadas geográficas: Vértice superior izquierdo 76°44'5.486"W 1°10'32.563"N y

Vértice inferior derecho a 76°38'34.836"W 1°8'36.921"N. y desemboca en el Rio Mocoa

a los 575 msnm, Barrio San Agustín. La microcuenca presenta un área de 17.46

kilómetros cuadrados y su cauce principal tiene una longitud de 11,80 kilómetros

Figura 2.Cauce de las quebradas Mulatico y Las Palmeras, posterior a la avalancha del

31 de marzo de 2017.

Fuente el Autor

El sistema hidrográfico de la microcuenca se encuentra conformado por pequeños

drenajes como la quebrada Las Palmeras y la quebrada Mulatico con una longitud

acumulada de 29.12 kilómetros. La microcuenca se encuentra localizada sobre una

estribación de la Cordillera Oriental, en un terreno predominantemente con topografía

abrupta, con una pendiente promedia del 48% y una pendiente de cauce de 12.59%. El

50% del área acumulada de la microcuenca se encuentra sobre los 1347 msnm.

25

Según Aguas Mocoa ESP (2014). El rio Mulato tiene caudal medio anual de 1000 l/s en

las coordenadas: N 01º09`23.3`` - W 76º41´39.4`` localizadas en la bocatoma Las

Palmeras y más abajo un caudal de 1200 l/s en las coordenadas N 01º08`36.3`` y W

76º40´4.7`` localizadas en la Bocatoma el Líbano, sobre la periferia del sector urbano de

Mocoa y donde se toman los caudales para el acueducto de Mocoa, de los cuales (170

l/s provienen de la bocatoma las Palmeras y 270 l/s de la Bocatoma el Líbano). Estas

captaciones para el acueducto representan un 36% del caudal total del rio Mulato. (P.29-

34).

Según (CORPOAMAZONIA y la Fundación Cultural del Putumayo, 2009)

citado por Calvache 2016. EL 61% del área de la microcuenca

corresponde a pendientes propias de relieve medio escarpado a

fuertemente escarpado, lo que explica la presencia constante de

deslizamientos en la parte alta de esta microcuenca. El resto del relieve

está conformado por pendientes moderadas, en gran parte de la Vereda

El Líbano, y los barrios localizados en la parte baja de la microcuenca

como: Miraflores, Progreso, José Homero, Pablo VI, La loma, Naranjito,

San Agustín, Avenida 17 de julio, Centro de Mocoa, Kennedy, Terminal

y Plaza de Mercado. La microcuenca Mulato está integrada por las

veredas: Las Palmeras, Chontayaco, Villanueva. (p.3)

1.5.1.1 Estructura vial en la microcuenca. Existe una vía paralela al cauce, construida

con una capa de rodadura en placa de concreto tipo huella, hasta la I.E El Líbano, y luego

se prolonga destapada hasta la Vereda San Luis de Chontayaco, con una longitud de 2

kilómetros, facilitando así la conectividad con la vereda Las Palmeras y Líbano. A partir

del Puente ubicado en el rio Mulato, del barrio Pablo VI de Mocoa se inicia la vía vehicular

hacia la vereda Villa Nueva y esta le ha dado al sector una connotación semiurbana.

Dicho puente fue destruido en su totalidad por los efectos de la avalancha ocurrida entre

el 31 de marzo y el 1 de abril de 2017, el cual ya fue reconstruido en su totalidad.

26

1.5.1.2. Equipamiento e Infraestructura. La microcuenca cuenta con dos captaciones que

abastecen de agua potable al centro y sur de Mocoa, bocatoma Las Palmeras y El

Líbano. Según la Empresa de servicios públicos de Mocoa Aguas Mocoa (2015), la

Bocatoma Las Palmeras tiene un caudal promedio de fuente de 1000 L/s y un caudal

promedio de captación de 170 L/s. El sistema está conformado por los siguientes

componentes: Fuente, Captación, Desarenador, Planta de tratamiento, Tanque de

almacenamiento, Red de distribución. La Bocatoma El Líbano y está localizada en la

Vereda el Líbano y consta de los siguientes componentes: Captación, Aducción,

Desarenador, Conducción El Líbano. p,35. El 80% de la infraestructura de este

acueducto fue parcialmente destruida por la avalancha ocurrida entre el 31 de marzo y

el 1 de abril de 2017.

Figura 3. Colmatación bocatoma las Palmeras 31 de Marzo de 2017

Fuente. Aguas Mocoa (2017)

1.5.1.3. Hidrología. Según Aguas Mocoa E.S.P. (2014).

En el estudio denominado: “Modelo Hidrogeológico, Físico, Químico y

Microbiológico de las Agua Sub-superficiales y Subterráneas de las Áreas

Urbanas y de Expansión Urbana del Municipio de Mocoa”, realizado por

SIAM S.A para CORPOAMAZONIA, la microcuenca Mulato recibe una

precipitación promedio de 3.292 mm/año, y se estima que el 33% sea

27

retenido en la atmosfera mediante el fenómeno de evapotranspiración y

que el 47% se convierta en escorrentía. Así mismo se establece un

porcentaje de infiltración anual (respecto a la precipitación) del 19%. p.5.

1.5.1.4 Hidrogeología. La microcuenca del rio Mulato pertenece a una gran zona de

recarga, localizada en la zona Occidental del municipio de Mocoa, sobre una estribación

de la Cordillera Oriental, en la cual también se encuentran las microcuencas de la

Quebrada Sangoyaco, Quebrada La Misión, Quebrada Taruquita, Quebrada las Moras,

Quebrada el Humedal, que a su vez desembocan en el cauce principal del rio Mocoa.

Según Aguas Mocoa ESP (2014), en el Plan de Contingencia Servicio de Acueducto y

Alcantarillado.

El río Mocoa desempeña varias funciones en el área de estudio, puesto que

actúa como nivel base hidrológico del área; lo más probable es que en

épocas de lluvias funciona como zona de descarga de toda el área,

mientras que en época de verano funciona como zona de recarga de los

acuíferos más someros y por último funciona como el límite hidrogeológico

más importante dentro del área de estudio. Existen dos provincias con

diferente comportamiento hidrogeológico: La primera ubicada al oriente del

río Mocoa, donde debido a la naturaleza impermeable de las rocas (Grupo

Villeta), el agua que cae por lluvia en su mayoría genera escorrentía

superficial y una muy pequeña parte (por fracturas principalmente) genera

recarga sub superficial. La segunda ubicada al occidente del río Mocoa,

donde una parte del agua lluvia que cae produce escorrentía, mientras que

la otra se infiltra en los pequeños cerros, viaja a través del macizo rocoso

casi de forma vertical a una velocidad variable, dependiendo de la

granulometría existente, hasta encontrar los niveles arcillosos donde se

distribuye de forma horizontal, dando origen a pequeños acuíferos

semiconfinados muy cerca de la superficie. p.7,8.

28

1.5.1.5 Climatología. Según el Plan Maestro de Acueducto y Alcantarillado del municipio

de Mocoa (2012), gran parte de la cabecera municipal de Mocoa se encuentra sobre la

microcuenca Mulato y se caracteriza por las siguientes condiciones climatológicas:

Precipitación. Según el análisis realizado a las estaciones Patoyaco, Campucana y

Acueducto Mocoa, durante el periodo 1978 - 2016 se registran unas precipitaciones

medias mensuales de 312.64 mm, 617. 8 mm y 320.89 mm respectivamente y una

precipitación promedia anual de 3751 mm, 4983mm y 3850.8 mm respectivamente. Para

las estaciones Campucana, Acueducto Mocoa y Patoyaco, se observa que el pico de

lluvias ocurre entre los meses de marzo a julio, siendo junio de 2016 el mes de mayor

precipitación registrada en la estación Campucana con 866.5 mm, para la estación

Acueducto Mocoa el mes con más altas precipitaciones ocurre en mayo de 2000 con

693,6 mm; mientras que para la estación Patoyaco ocurre en junio de 2015 con 805,7

mm. En todos los casos existe un régimen unimodal de lluvias.

Temperatura. La temperatura media tiene un valor promedio para el municipio de

Mocoa de 23°C a lo largo de todo el año (Jojoa, 2003), y según el dato del IDEAM en la

estación Acueducto Mocoa la temperatura media interanual entre 2007-2016, fluctúa

entre 23,2 - 23,8°C. (IDEAM 2016).

Según Universidad Nacional y Corpoamazonia, (2017). Los valores medios

mensuales interanuales, para el mismo período, muestran una disminución

de la temperatura en los meses de junio y julio, los cuales están por debajo

de los 23°C del promedio anual. Dichos valores corresponden a promedios

registrados en la estación Acueducto Mocoa, siendo esta estación la más

próxima a la microcuenca Mulato (1000 metros aproximadamente).

Humedad Relativa. La humedad relativa media mensual multianual para el periodo

1990-2016 (n=27 años) es casi constante a lo largo del año, siendo ésta del 80%. IDEAM

2016

29

Evaporación Según el Plan Maestro Acueducto y Alcantarillado del Municipio de

Mocoa. (2012) la microcuenca Mulato presenta los valores más altos de evaporación

entre los meses de marzo a junio y los más bajos entre los meses de mayo a julio, con

registros anuales de 1100,90 mm, máximos de 831.20 mm y mínimos de 44.40 mm.

Brillo solar. Según datos registrados en la estación Acueducto Mocoa, se registran

promedios anuales de 1569.5 horas de Brillo Solar, y un promedio de 3 horas de brillo

por día en un periodo de 28 años de observación, presentándose mayores horas de brillo

entre los meses de septiembre a enero con 3.6, 3.8, 3.6, 3,6 y 3.2 horas/día y periodos

más bajos entre los meses de mayo a julio con 2.4, 2.2 y 2.4 horas /día. IDEAN (2012).

Vientos. Se reportan valores promedios mensuales de 1.5 km/h de velocidad de

vientos y un promedio anual 17.8 km/h, con dirección predominante NO en el año 2006.

Plan Maestro Acueducto y Alcantarillado. Municipio de Mocoa. (2012). Cabe mencionar

que los datos de la estación Acueducto Mocoa, aunque no son los más representativos

de la microcuenca, es la estación más próxima a la misma.

1.5.1.6 Pendientes. Según (CORPOAMAZONIA y la Fundación Cultural del Putumayo,

2009) determina la siguiente clasificación de pendientes correspondientes a la

microcuenca.

Tabla 2. Clasificación de pendientes correspondientes a microcuenca del rio Mulato

Fuente. CORPOAMAZONIA Fundación Cultural del Putumayo, citado por Calvache (2015).

1.5.1.7 Geomorfología. Según El Plan básico de ordenamiento territorial (2001) de

Mocoa:

30

Esta microcuenca se clasifica dentro de las zonas de ladera bajas de

cordillera correspondientes a superficies de transición entre las zonas de

Alta Montaña y la región de Piedemonte. Estas zonas se caracterizan por

tener pendientes entre 50 y 75% y drenajes con valles moderadamente

profundos. Además. su altura varía entre los 1.200 y 2.000 metros sobre el

nivel del mar. Estas zonas estarían ubicadas en los nacimientos de los ríos

Pepino, Rumiyaco, Mulato, Campucana, la parte media de la subcuenca

del río Mocoa y la parte alta de la Serranía del Churumbelo.

A la microcuenca se le atribuye gran parte de la unidad de Piedemonte

cordillerano y corresponde a zonas de colinas altas y bajas, con terrazas

fuertemente disectadas y con pendientes que oscilan entre los 10 y el 50%.

Esta unidad fisiográfica está ubicada en la Tebaida, Pepino, San Antonio,

Montclar, en la parte media de los ríos Pepino, Rumiyaco, Eslabón, Mocoa

y las estribaciones de la Serranía del Churumbelo. La altura zona varía

entre los 600 y 1.200 metros sobre el nivel del mar. (p. 61).

31

2. MARCO TEORICO

2.1 MORFOMETRÍA DE LA CUENCA

De acuerdo con (Calvache-Fajardo, CISFA S.A.S, & Emerald Energy

Colombia, 2016), en la Amazonia Colombiana las cuencas son de gran

superficie, con recursos hídricos abundantes, y aunque han sido

deteriorados de manera progresiva por las actividades humanas, siguen

manifestando un comportamiento de torrencialidad e inundaciones

pasivas en cada periodo de retorno. Es por eso que se deben adelantar

cálculos morfométricos de estas cuencas hidrográficas.

Perímetro (P) (km), Según Fernanda J Gaspari, et al (2013), los definen como la medición

de la línea envolvente de la cuenca hidrográfica, a lo largo de la divisoria de aguas

topográficas. (p 51).

Llamas, 1993 citado por Gaspari et al 2012 define el Coeficiente de sinuosidad total (S):

como la relación entre la longitud del río principal a lo largo de su cauce (L) y la longitud

en línea curva o recta entre el inicio y final del cauce (Ld). Es un coeficiente adimensional.

La Forma de la Cuenca Hidrográfica se relaciona con el Tiempo de Concentración (Tc),

el cual es el tiempo necesario, desde el inicio de la precipitación, para que toda la cuenca

contribuya al cauce principal en estudio, es decir, el tiempo que toma el agua precipitada

en los límites más extremos de la cuenca para llegar al punto de salida de la misma.

(Prieto, 2015).

(López Cadenas de Llano, 1998) citado por Gaspari et al, 2013, el Factor de forma (IF)

es un factor adimensional y se expresa como el cociente entre el ancho promedio de la

cuenca (Ap) y la longitud axial (La) o longitud del río desde su punto más alto. (p.51).

32

Según Jardi (1985), es otra variable que intenta evaluar la elongación de una cuenca de

drenaje.

Tabla 3. Clases de indicadores de forma

Rangos de Kf Clases de forma

01-.18 Muy poco achatada

.18-.36 Ligeramente achatada

.36-.54 Moderadamente

achatada Fuente. Instituto Nacional de Ecología de México, (2004)

Pendiente de la cuenca hidrográfica. Es un parámetro fundamental por cuanto se

relaciona comúnmente con la infiltración del suelo y el aporte del agua subterránea a la

escorrentía. Según (Villon ,2002). Citado por Anaya 2012.

La pendiente de la cuenca es la relación del desnivel que existe entre los extremos de la

cuenca, siendo la cota mayor y la cota menor, y la proyección horizontal de su longitud,

considerada como el lado más largo de la cuenca. (p 25). Gaspari et al (2013)

Tabla 4. Clases de valores de pendiente del cauce (grados)

Rangos de pendiente

Clases

Clases

.01-.05 . Suave

.06-.11 Moderada

.12-.17 Fuerte

Fuente. Instituto Nacional de Ecología de México (2004)

Ancho promedio de la cuenca es la relación existente entre el área superficial y la

longitud axial de la corriente principal.

Esta característica es muy importante para determinar el factor de forma de la

microcuenca y la susceptibilidad a la torrencialidad. (Escuela Superior de Administración

Pública - ESAP, 2012). Referenciado en Características Morfométricas de Cuencas

Hidrográficas. Centro de Documentación e Información Municipal.

33

Ap =A

Lb

Tabla 5. Relación de ancho promedio con la forma y características de torrencialidad

≤ 0.26 Oval, oblonga, rectangular

Menor susceptibilidad a la torrencialidad

0.26 - 0.52 Oval redonda a oval oblonga

Susceptibilidad media a la torrencialidad

˃ 0.52 Oval redonda a redonda Mayor susceptibilidad a la torrencialidad, por consiguiente, se debe priorizar como una microcuenca de manejo especial. Uso de cobertura

Fuente: (Escuela superior de administración Pública - ESAP, 2012) citado en Características

Morfométricas de Cuencas Hidrográficas. Centro de Documentación e Información Municipal.

Relación de elongación – Re, Esta variable, fue introducida por Schumm en 1956,

relaciona el diámetro del circulo asociado con la longitud de la cuenca, denominándola

elongation ratio. la relación que establece entre el diámetro del circulo asociado (D) y la

longitud de la cuenca (L) es la de una sencilla proporción; es decir. Re = D/L.

Coeficiente de compacidad – Kc; el índice propuesto por (Graveluis, 1914), compara

la forma de la cuenca con la de una circunferencia, cuyo círculo inscrito tiene la misma

área de la cuenca en estudio. Se define como la razón entre el perímetro de la cuenca

que es la misma longitud del parteaguas o divisoria que la encierra y el perímetro de la

circunferencia. El grado de aproximación de este índice a la unidad indicará la tendencia

a concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento, siendo más acentuado

cuanto más cercano a uno sea, es decir mayor concentración de agua. Rojo J. (1997).

La fórmula es: Kc = 0.28 (P

√A)

Tabla 6. Clases de valores de compacidad.

Rangos de Kc Clases de compacidad

– 1.25 Redonda a oval redonda

1.25 – 1.50 De oval redonda a oval oblonga

1.50 – 1.75 De oval oblonga a rectangular

oblonga Fuente. Instituto Nacional de Ecología, de México (2004)

34

Relación de bifurcación – Rb es la relación entre el número de corrientes de cualquier

orden u (Nu) y el número de corrientes en el siguiente orden superior u+1 (Nu+1)

Rb = Nu / Un + 1

El valor mínimo teóricamente posible para Rb es 2.0. Aunque en la realidad el valor

promedio es del orden de 3.5. Rojas H. (s,f) publicado en http://www.academia.edu

Pendiente media del cauce principal – Pmc, es la diferencia total de elevación del

cauce principal (cota máxima – cota mínima), dividida por su longitud total

Pmc = H / L

Patrón de Drenaje, Dependiendo de la forma que presente el o los Talweg que posee

la cuenca, se puede hablar de patrones de drenaje, entendido este como la forma que

tiene el o los cauces encargados de drenar o extraer el agua de los terrenos circundantes

(vertientes). (UNAD, 2012).

Coeficiente de torrencialidad – Ct, es un índice que mide el grado de torrencialidad de

la cuenca, por medio de la relación del número de cauces de orden uno con respecto al

área total de la misma. A mayor magnitud, mayor grado de torrencialidad presenta una

cuenca.

C1 = ·No.Cauces orden 1 / Area cuenca ( Km2)

La Densidad de drenaje – Dd. Está definida para cada cuenca como la relación entre

la suma de las longitudes de todos los cursos de agua que drenan por la cuenca con

respecto al área de la misma (López Cadenas de Llano y Mintegui Aguirre, 1987; López

Cadenas de Llano, 1998) ciado por Gaspari F. et., al 2012. La (Dd) caracteriza

cuantitativamente la red hidrográfica de la cuenca, por medio del grado de relación entre

el tipo de red y la clase de material predominante (Henaos, 1988; López Cadenas de

Llano, 1998; Gaspari, 2002). (p.149)

http://www.academia.edu/

35

Dd = Lt /A

Tabla 7. Clases de densidad de drenaje

Rangos de

densidad Clases

Clases

.1-1.8 Baja

1.9-3.6 Moderada

3.7-5.6 Alta

Fuente. Instituto Nacional de Ecología de México (2004)

Curva hipsométrica fue sugerida por Langbein et al. (1947), para proporcionar

información sintetizada sobre la altitud de la cuenca, que representa gráficamente la

distribución de la cuenca vertiente por tramos de altura. La curva hipsométrica representa

la distribución del área de acuerdo a su elevación. (p 52).

2.2 CLASIFICACION DE COBERTURAS. CORINE LAND COVER

Esta metodología tiene como propósito la realización del inventario homogéneo de la

cubierta biofísica (cobertura) de la superficie de la tierra a partir de la interpretación visual

de imágenes satelitales y la generación de una base de datos geográfica. (Ministerio de

Ambiente de La Republica de Colombia, 2010).

Según (Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales, (IDEAM), 2010).

La leyenda nacional sobre coberturas en Colombia, fue estructurada de

manera jerárquica, derivando las unidades de coberturas de la tierra con

base en criterios fisonómicos de altura y densidad, claramente definidos y

aplicables a todas las unidades consideradas para un grupo de coberturas

del mismo tipo. De esta manera, se garantiza que sea posible la inclusión

de nuevas unidades o la definición de nuevos niveles de unidades para

estudios más detallados, permitiendo su ubicación y definición

rápidamente.

36

Según Garavito (2017).

Desde el año 2004 se inició la adaptación a nivel nacional de la metodología

europea CORINE Land Cover - CLC; este proceso surge como respuesta

a la necesidad que tenía el país de unificar y armonizar las diferentes

metodologías y leyendas de cobertura terrestre empleadas hasta el

momento, todo con el fin último de establecer un sistema de monitoreo que

le permita generar información actualizada, confiable y trazable; dado que

la amplia variabilidad de sistemas de clasificación no lo permitían. (s.p)

2.3 HIDROLOGIA E HIDRAULICA DE LA CUENCA

2.3.1 Las avalanchas. Según Suarez (2001)

Las avalanchas se generan a partir de un gran aporte de materiales de uno o varios

deslizamientos o flujos combinados, que involucran masas considerables de suelo o

roca, generalmente con un volumen importante de agua de saturación, los cuales forman

una masa de comportamiento hidráulico complejo y que pueden lograr velocidades muy

altas con un gran poder destructivo y que corresponden generalmente, a fenómenos que

afectan áreas relativamente grandes dentro de una cuenca de drenaje. En el caso de las

avalanchas de materiales saturados cuando las concentraciones de sedimentos exceden

un cierto valor critico o la disponibilidad de agua disminuye la concentración, las

propiedades del flujo cambian en forma significativa no solamente en cuanto a las

características del flujo sino también en la forma como los sedimentos son transportados.

Un flujo de detritos puede convertirse en flujo hiperconcentrado al disminuir la

concentración de partículas sólidas o el flujo hiperconcentrado puede convertirse en flujo

de detritos al aumentar la concentración

Según Schuster, 1996, citado por Suarez (2001). Las avalanchas constituyen uno de los

desastres naturales que más vidas han cobrado y la mayoría de los más grandes

deslizamientos catastróficos ocurridos en el mundo corresponden a avalanchas Entre los

37

países más afectados por catástrofes debidas a avalanchas se encuentran las áreas

Andinas de Perú, Colombia, Ecuador, y Venezuela.

Según Suarez (2001). En el proceso de avalancha se pueden diferenciar tres etapas de

flujo. 1) Formación de la avalancha. Al ocurrir un evento irregular como de lluvias

extremas, sismos de alta intensidad y deshielos súbitos, generan procesos de

deslizamientos o erosión, los cuales producen una concentración de sedimentos o

partículas sobre las laderas o cauces. La masa que se forma puede estar saturada o

puede haber aporte adicional de agua acorde con las características del proceso

activador. Dicha concentración de sedimentos sueltos sobre una pendiente fuerte

propicia su movimiento. 2) Transporte. En la etapa de avalancha propiamente dicha, la

velocidad y el caudal aumentan bruscamente como en una especie de onda. En este

proceso pueden incorporase al flujo nuevos sedimentos por corras ion y arrastre o por

aportes de deslizamientos, corrientes de agua u otras avalanchas. En esta etapa el flujo

puede comportarse como un flujo de lodos hipeconcentrados o de detritos, acorde a su

composición, concentración y velocidad. Posterior a esta avalancha pueden presentarse

ondas de mayor o menor magnitud. 3) Depositacion. Al disminuir la pendiente o

aumentar el ancho del canal, ocurre un disminución o frenado de la avalancha. En este

momento la energía cinética disminuye y es cuando se presenta sedimentación de las

partículas. p181.

2.3.2 Diferencia entre un slurry y el agua limpia. Según (Chien y wan 1999) citado por

Suarez 2001.

El movimiento de las partículas gruesas en el fondo del cauce, son empujadas

especialmente por un slurry y la diferencia con el agua limpia depende de los siguientes

aspectos: 1) El peso específico del slurry es mayor que el del agua limpia y por lo tanto

la fuerza de arrastre en la dirección del flujo es mayor como también es mayor la fuerza

de flotación. 2)La viscosidad del slurry es mayor por lo tanto una vez las partículas son

incorporadas al flujo su velocidad de sedimentación es menor que agua limpia. 3) La

turbulencia es menos intensa en un slurry que el agua limpia por lo tanto la resistencia

38

del flujo con una superficie rugosa es menor, debido a que la subcapa laminar es más

gruesa y por tanto la rugosidad relativa es menor. La sumatoria de estos tres factores

hace que la capacidad de carga de fondo de un slurry es mayor que el del agua limpia y

entre mayor sea la viscosidad efectiva del slurry menor es la velocidad del flujo. p190

2.3.3 Los flujos de detritos. Según Suaréz (2001).

En los flujos de detritos los sedimentos controlan totalmente el flujo y el

componente agua es menos importante. El movimiento de los flujos de

detritos se le relaciona generalmente con “flujo turbulento de granos”. El

movimiento se produce por transferencia de momentum al colisionar las

partículas o bloques que se mueven. Los flujos son no-viscosos y son

generalmente flujos turbulentos de dos fases. La fase líquida es un slurry

(Lechada-lodo, Mezcla) consistente de agua y partículas finas y la fase

sólida son las partículas gruesas

2.3.4 Flujos de escombros. Según Hampton (1972).

Según Hampton (1972), citado por Aguirre. Moncada, Olivero (2000). El colapso de un

talud, de alguna forma trae como resultado los flujos de lodo y escombros. Los

escombros que caen como un deslizamiento colectan humedad y se mueven a lo largo

de la pendiente, éste se licua o se dilata conforme avanza, aumentando la movilidad del

fluido.

Según Takahashi (1980) citado por Aguirre (2000)

Los flujos de lodo y escombros son flujos antiguos conformados por una

mezcla viscosa y sedimentos de todos los tamaños con acumulaciones de

cantos rodados que se vuelcan en el frente de la onda, formando lóbulos,

detrás del cual siguen los granos más finos”. Costa (1988) diferencia 3

39

tipos de flujo: avenidas de agua (water flood), flujos hiperconcentrados y

flujos de detritos (debris flow).

2.3.5 Flujos hiperconcentrados. Según Suarez (2001).

El flujo hiperconcentrado está formado por una mezcla de partículas gruesas y agua,

donde predominan las partículas granulares (arenas, gravas, cantos y bloques) por lo

tanto la mezcla no tiene cohesión. Se considera un flujo como hiperconcentrado si la

concentración en volumen de sólidos en el flujo es mayor de 0.2 (20%) pero no supera

0.6 (60%), valor que corresponde a un peso específico de 2.0 ton/ m3 aproximadamente.

(p. 177).

Según Suarez (2001), En todos los casos los pesos específicos y las viscosidades son

mayores en los flujos hiperconcentrados que en los flujos ordinarios de agua. Una

pequeña cantidad de arcilla o limo fino en los flujos hiperconcentrados genera cambios

importantes en sus propiedades geológicas y debido a estos cambios la velocidad de

caída de las partículas de sedimentos presenta características muy diferentes a las de

un flujo ordinario de agua. p 177

2.3.6 Calculo hidrológico.

Los Cálculos Hidrológicos de avenidas tienen como finalidad la determinación de lluvia

de diseño, requerida para trabajos de planificación urbana y para el cálculo dimensional

de infraestructuras ya sean urbanas o rurales localizadas sobre una cuenca o

microcuenca hidrográfica.

Según Calvache (2016).

El estudio hidrológico tiene como objeto determinar la intensidad máxima

de precipitación o lluvia de diseño con la cual se debe modelar y simular el

componente hidráulico de la red hídrica conjugada con las variables

40

topográficas, estratigráficas y físico-numéricas de la red hidrométrica de la

cuenca. Adicionalmente el estudio hidrológico permitirá no solo conocer los

caudales máximos, sino los escurrimientos medios y los niveles de

agotamiento a los cuales se sometería la fuente en función de las

dinámicas de intervención y condiciones de cambio climático.

2.3.6.1 Curvas IDF. Curvas Intensidad, Duración y Frecuencia. Según Pulgarín (2009).

Las curvas (IDF) constituyen una de las herramientas más utilizadas en la

estimación de caudales de diseño de obras de drenaje en vías y

alcantarillados pluviales en zonas urbanas y rurales, así como en la

estimación de las tormentas de diseño en sitios donde, debido a la falta de

información de caudales, es necesario recurrir a los modelos lluvia-

escorrentía para el cálculo de los caudales máximos. Las intensidades

máximas de la lluvia en distintos intervalos de tiempo en un mismo sitio y

con distintas probabilidades de excedencia o períodos de retorno, se

resumen en las curvas IDF. (p 3.).

2.3.6.2 Calculo del caudal máximo en función del modelo lluvia-escorrentía. Existen dos

tipologías de cálculo de caudales máximos, una está basada en mediciones de caudales

en el punto de interés o en un sitio cercano; la segunda está basada en métodos de

precipitación-escorrentía y puede ser empleada en aquellos sitios que no cuentan con

datos de caudales confiables, no existen registros o son escasos. La base de los métodos

de precipitación - escorrentía son los registros de datos de lluvia, dependiendo de la

información disponible y de las características de la cuenca de estudio (Universidad

Nacional 2017). Cuando se cuenta con datos históricos de caudal en la cuenca, se puede

emplear el análisis de frecuencias, el cual consiste en determinar los parámetros de

las distribuciones de probabilidad y el factor de frecuencia de la magnitud del evento para

un período de retorno dado. Mientras que los modelos lluvia - escorrentía son utilizados

cuando no existe la posibilidad de obtener medidas directas de caudales de drenaje en

las cuencas hidrográficas, por tanto, con los mencionados modelos lo que se calcula es

41

la escorrentía superficial a partir de datos de lluvia. Según Blöschl et al (2013) citado por

Universidad Nacional (2017), el análisis, basada en métodos estadísticos o en modelos

lluvia-escorrentía, enfatizan en que los procesos de escorrentía deben ser vistos como

patrones espaciotemporales de la variabilidad hidrológica y, por tanto, cualquier enfoque

de análisis es una representación aproximada de esa variabilidad.

Los modelos lluvia-escorrentía, permiten a partir de datos históricos de lluvias de corta

duración (existentes en la cuenca de interés y representativos de ella), junto con las

características específicas morfométricas, de suelos, vegetación, etc., calcular el caudal

máximo instantáneo de escorrentía superficial para la cuenca.

2.3.6.3. Calculo de caudal máximo por el método racional. Este método

hidrometeorológico fue diseñado para calcular el caudal máximo de avenida en cuencas

pequeñas (tiempo de concentración bajo) y para una duración de la precipitación mayor

que el tiempo de concentración de la cuenca. El Método Racional calcula la caudal punta

en función de la intensidad de precipitación, del área de la cuenca y el coeficiente de

escorrentía de la misma mediante la fórmula:

Q = C* I * A / 360

Dónde: Q: caudal punta (m3 /s); I: la intensidad media máxima (mm/h) para el periodo

de retorno T asociada al tiempo de concentración; C: Coeficiente de escorrentía medio;

A: Área de la cuenca (km2)

Generalmente éste método se ha empleado utilizando valores ponderados de los

coeficientes de escorrentía y la intensidad para la integralidad de la cuenca, pero en

estudios de mayor amplitud espacial (rio Putumayo) se utilizó la formula modificada como

lo propone Calvache, 2015. Citado por Universidad Nacional (2017).

𝑄 =∑ [∑ (𝐶𝑖 ∙ 𝐴𝑖 ∙ 𝐼𝑗 ∙ 𝑀𝑖)

𝑖=𝑛𝑖=1 ]

𝑗=𝑛𝑗=1

360

42

Donde se considera los valores de escorrentía, áreas de las coberturas individuales y

pendiente (M) que ocupa cada cobertura, operables con la intensidad de precipitación de

cada una las estaciones del área de influencia, y su suma algebraica genera el dato del

caudal asociado a la sección de la cuenca.

2.3.6.4 Estimación de la precipitación máxima probable (PMP). Según el (Instituto

Nacional del Agua de Argentina, 2002) se define como la mayor cantidad de precipitación

meteorológicamente posible, correspondiente a una determinada duración, sobre un

área de tormenta dada, en una ubicación geográfica particular y en determinada época

del año, sin tener en cuenta las tendencias climáticas de largo plazo. P.25.

2.3.6.5 Calculo del tiempo de concentración (Tc). El Tiempo de concentración (Tc) de la

microcuenca del rio Mulato, es considerado como el tiempo mínimo necesario para que

todos los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía de forma

simultánea al punto de salida, punto de desagüe o punto de cierre. (Ibáñez, Moreno,

Gisbert) Universidad de Valencia (2004).

2.3.6.6 Coeficiente de escorrentía. El Coeficiente de Escorrentía (c) es la porción de la

precipitación que se convierte en escorrentía, es decir, la relación entre el volumen de

Escorrentía superficial y el de precipitación total sobre un área (cuenca) determinada:

C = Volumen de escorrentía superficial / Volumen de precipitación total

El Coeficiente de Escorrentía varía de acuerdo a la magnitud de la lluvia y particularmente

con las condiciones fisiográficas de la Cuenca Hidrográfica (Cobertura vegetal,

pendientes, tipo de suelo), por lo que su determinación es aproximada

43

2.3.7 Subsidencia. Según (González Vallejo et al. 2002). La subsidencia puede

producirse por efecto del agua, procesos morfotectónicos y de sedimentación, procesos

de consolidación de suelos blandos u orgánicos, disolución de rocas carbonáticas que

son también solubles en agua bajo determinadas condiciones pudiendo llegar a generar

grandes sistemas de huecos interconectados entre sí y cuya deformación y colapso, en

caso extremo, generan una subsidencia con un carácter localizado. La subsidencia por

erosión subterránea se produce por un proceso mecánico de arrastre de partículas de

suelo causado por el flujo de agua subterránea. Según (Burbank & Anderson, 2005). En

general, la subsidencia de una cuenca se asocia a movimientos tectónicos de una falla

en la componente vertical y a la acumulación y compactación de los sedimentos que se

encuentran en la superficie y en la subsuperficie de la cuenca.

Según Vera (1994) los límites geográficos de las cuencas sedimentarias están definidos

por los límites de las zonas subsidentes y las zonas en proceso de levantamiento o

estables que las bordean. Una cuenca sedimentaria se considera activa mientras duren

los procesos tectónicos que la originaron, tanto de subsidencia de la misma como de

elevación de las áreas circundantes. Según Calvache (2016). estos valores de

subsidencia son indicadores de las áreas donde puede presentarse el efecto de

deslizamiento.

La subsidencia representa superficialmente los fenómenos de asentamientos

subsuperficiales, ya sea por efectos erosivos, de sedimentación o extracción en muchos

casos de minerales del subsuelo es decir que la deformación interna del suelo repercute

en la morfología superficial.

Según Prokopovich (1979). define desde un punto de vista genético dos tipos de

subsidencia: endógena y exógena. El primero de estos términos hace referencia a

aquellos movimientos de la superficie terrestre asociados a procesos geológicos

internos, tales como pliegues, fallas, vulcanismo, etc. El segundo se refiere a los

procesos de deformación superficial relacionados con la compactación natural o

antrópica de los suelos.

44

Según Scott (1979) La subsidencia puede también clasificarse en función de los

mecanismos que la desencadenan. (González Vallejo et al., 2002) manifiesta que Las

actividades extractivas de mineral en galerías subterráneas, la construcción de túneles,

la extracción de fluidos (agua, petróleo o gas) acumulados en reservorios subterráneos,

el descenso de nivel freático por estiajes prolongados, la disolución natural del terreno y

lavado de materiales por efecto del agua, los procesos morfotectónicos y de

sedimentación o los procesos de consolidación de suelos blandos u orgánicos, son

algunas de las causas de los procesos de subsidencia.

2.3.8 Granulometría del suelo. La granulometría es un proceso de laboratorio que

permite determinar la proporción en que participan los granos del suelo, en función de

sus tamaños. Esa proporción se llama gradación del suelo. La gradación por tamaños es

diferente al término geológico en el cual se alude a los procesos de construcción

(agradación) y la destrucción (degradación) del relieve, por fuerzas y procesos tales

como tectonismo, vulcanismo, erosión, sedimentación, entre otros. La separación de un

suelo en diferentes fracciones, según sus tamaños, resulta necesaria para la conocer su

competencia y eficiencia, desde la perspectiva geotécnica. Esta acción comprende dos

tipos de ensayos: por tamizado para las partículas grueso–granulares (gravas y arenas)

y el de sedimentación para la fracción fina del suelo (limos y arcillas); estos últimos, dado

su comportamiento plástico, no son discriminables por tamizado. Duque Escobar,

Gonzalo and Escobar P., Carlos Enrique. (2016). p57

Para el caso de la investigación se realizó el proceso de granulometría por el método de

tamizado, una vez se seca el suelo en el horno o al aire, se pulveriza, se hace pasar por

una serie organizada de tamices, de agujeros con tamaños decrecientes y conocidos, de

arriba hacia abajo. El primer tamiz, es el de mayor tamaño y es donde inicia el tamizado.

Se tapa con el fin de evitar las pérdidas de finos; el último tamiz está abajo y descansa

sobre un recipiente de forma igual a uno de los tamices, y recibe el material más fino no

retenido por ningún tamiz. Los resultados de los ensayos de tamizado y sedimentación

se llevan a un gráfico llamado curva granulométrica. La curva se dibuja en papel

semilogarítmico: con una escala aritmética en las ordenadas que permiten identificar los

45

porcentajes, en peso, de partículas con diámetro menor que cada uno de los lados de

las abscisas. La escala logarítmica en las abscisas presenta los tamaños de los granos

en milímetros. Esta escala, en razón de que los diámetros varían de cm, mm y µ. Esta

clasificación es necesaria en geotecnia, pero no suficiente. Se complementa siempre la

granulometría con el ensayo de Límites de Atterberg, que caracterizan la plasticidad y

consistencia de los finos en función del contenido de humedad. Duque Escobar, Gonzalo

et al.,(2016). p60

En suelos granulares la gradación expresada numéricamente, se puede determinar con

el apoyo del coeficiente de uniformidad Cu y con el coeficiente de curvatura Cc

Cuanto más alto sea Cu, mayor será el rango de tamaños del suelo. Los Di; i = 10, 30,

60, son los tamaños o diámetros de las partículas, para el cual el i% del material es más

fino que ese tamaño. Duque Escobar, G et. Al.,. (2016). p60.

46

3. METODOLOGIA

La investigación se realizó según la ruta determinada en el siguiente mapa conceptual,

para alcanzar cada uno de los objetivos planteados. (figura 4).

Figura 4. Mapa conceptual de la investigación,

Fuente. El autor

La información Geofísica, Suelos e Hidrología, se obtuvo a partir de las diferentes

plataformas oficiales disponibles, especialmente el IGAC, CORPOAMAZONIA, IDEAM,

INGEOMINAS entre otras. La información vectorial y rasterizada se tomó de entidades

tanto nacionales como internacionales que administran datos de sensores remotos y

datos algorítmicos de carácter espacial.

47

La caracterización física de suelos (infiltración, granulometría, plasticidad) se realizaron

en campo y en el Laboratorio de suelos y aguas del Instituto Tecnológico del Putumayo.

El análisis de las propiedades físicas y químicas de suelos y de flujos torrenciales se

realizaron en el laboratorio de suelos y aguas (LASEREX) de la Universidad del Tolima.

3.1 ANÁLISIS HIDROLÓGICO-(COMPORTAMIENTO DE LLUVIAS).

Para entender mejor el origen de los flujos torrenciales en la microcuenca Mulato, y

teniendo en cuenta que en la microcuenca Mulato no existen estaciones linnimetricas ni

meteorológicas se procedió a realizar inicialmente un análisis hidroclimatico del área de

estudio, con el fin de conocer la intensidad máxima de precipitación, la precipitación

máxima probable (PMP) y así construir las curva IDF (Intensidad, frecuencia y duración)

de la precipitación. Finalmente, con dichos cálculos y apoyado en el análisis del tipo de

cobertura (área), pendiente del terreno, coeficiente de escorrentía (Ce) y tiempo de

concentración (Tc), se determinó los caudales máximos de la microcuenca, aplicando el

método racional.

La información de precipitación de carácter numérico, correspondiente a 11 estaciones

equidistantes a la zona de la microcuenca Mulato, fue suministrada por el IDEAM

(Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales) en archivo sin extensión,

el cual fue convertido a formato *.xlsx para su procesamiento.

Dicha información corresponde a datos de Precipitación mensual (mm), Número de

días/mes de precipitación y Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas.

La información proviene de estaciones de la Clasificación Meteorológica debido a la

ausencia de unidades limnimétricas o limnigráficas en la microcuenca Mulato.

Se relaciona las características de las 11 estaciones analizadas preliminarmente de las

cuales 3 fueron las que finalmente se tomaron como referentes para la investigación

(Campucana, Patoyaco y Acueducto Mocoa). Inicialmente se tuvo en cuenta la estación

Mocoa y a pesar de tener una participación más directa sobre la microcuenca, fue

48

descartada por presentar información incompleta hasta el año 1979, año en que fue

suspendida por el IDEAM.

Tabla 8. Características de las estaciones meteorológicas referenciadas en la

Investigación.

Código Nombre Clase Categoría Estado Latitud

Longitud Altura

(msnm) Fecha de

Instalación

Fecha de suspensi

ón

44015040 Acueducto. Mocoa

Meteorológica

Climatológica ordinaria

Activa *1.157333 *-76.652

650 15/04/1983

44010030 Campucana

Meteorológica Pluviométrica Activa *1.2025 *-76.681

1400 15/11/1977

44010010 Mocoa Meteorológica Pluviométrica Suspendida

*1.183333 *-76.667

579 15/11/1979 15/11/1979

44010120 Patoyaco Meteorológica Pluviométrica Activa *1.217556 *-76.802

1620 15/07/1997

44010020 Pepino Meteorológica Pluviométrica Activa *0104 N *7640 W

760 07/ 1963

44010040 Minchoy Meteorológica Pluviométrica Activa *0112 N *7649 W

2300 Nov de 1977

47010180 San Francisco

Meteorológica Pluviométrica Activa

44015010 Villagarzon

Meteorológica Pluviométrica Activa 440 15-08-1964

44010050 Fondo ganadero

Meteorológica Pluviométrica Suspendida

540 10-10-1978 15-05-1983

44010090 Condagua Meteorológica Pluviométrica Activa 500 15-04-1981

44015070 Pepino automática

Meteorológica Climatológica Activa 500 11-11-2005

Fuente IDEAM (2017)

3.1.1. Análisis de las estaciones meteorológicas con mayor participación espacial en la

microcuenca Mulato.

La microcuenca Mulato no posee estaciones meteorológicas, ni que permitan obtener

datos directos de su comportamiento hidroclimàtico, y de caudales, por lo que se requirió

de un análisis preliminar de las 11 estaciones meteorológicas, con mayor participación

espacial, más próximas a la microcuenca Mulato, que fueron analizadas mediante el

método de los polígonos de Thiessen en Arcgis, a las cuales se determinó su

participación espacial dentro de la microcuenca.

49

Figura 5. Polígonos de Thiessen para las 11 estaciones meteorológicas analizadas -

Municipio de Mocoa.

Fuente. El autor

Figura 6. Polígonos de Thiessen. Estaciones Patoyaco, Campucana, Acueducto de

Mocoa

Fuente. El autor

Las estaciones Acueducto Mocoa, Campucana y Patoyaco se encuentran localizadas a

1, 3, y 4 kilómetros de distancia aproximadamente y cuentan con registros actualizados

desde hace 31,38 y 20 años respectivamente. Las distribuciones de alturas de las tres

50

estaciones se encuentran desde los 1620 msnm en la Vereda Patoyaco de la Reserva

Forestal Protectora de la Cuenca Alta del Río Mocoa – RFPCARM, hasta los 579 msnm

en la Vereda Palmeras de Mocoa, sector nor-occidental del casco urbano de Mocoa.

Con estos polígonos de Thiessen se logró determinar la precipitación media y el área de

la microcuenca que le pertenece a cada pluviómetro de las estaciones con mayor

participación espacial (Patoyaco, Acueducto Mocoa y Campucana) que fueron las que

finalmente se analizaron y las que más se aproximan a las condiciones hidroclimàticas

de la microcuenca Mulato.

Con la información de precipitación de cada estación, se generó las curvas IDF

(Intensidad, Frecuencia y Duración) y los modelos de cálculos hidrológicos de caudales

máximos con el método de distribución de Gumbel, y el Método Racional acorde a la

distribución de regiones de Thiessen correspondientes a cada segmento en la cuenca.

3.1.2 Construcción de Curvas IDF. A partir de la información de precipitación máxima

de 24 horas de cada estación (Patoyaco, Acueducto Mocoa, y Campucana), se construyó

las curvas IDF (Intensidad-Frecuencia-Duración), acorde con el siguiente procedimiento:

3.1.2.1. Estimación de la precipitación máxima probable (PMP). Para la investigación se

utilizó el método de distribución de Gumbel, aplicado a lluvias máximas en 24 horas, por

cuanto es uno de los métodos probabilísticos más utilizados para el cálculo de valores

extremos de variables meteorológicas, entre ellas precipitaciones y caudales máximos.

3.1.2.2. Modelo de la probabilidad de ocurrencia de las lluvias máximas en diferentes

periodos de retorno. Para el cálculo tuvo en cuenta el modelo realizado por L. L. Weiss,

donde se realizó un cálculo probabilístico a partir de los resultados de los registros de

lluvias máximas anuales tomadas en un periodo de observación de 24 horas. Éste

modelo se aplicó en las 3 series de información pluviométrica de las estaciones

Campucana, Patoyaco y Acueducto Mocoa, y se incrementó en el 13% a la precipitación

máxima para cada periodo de retorno, para alcanzar la correlación de los datos máximos

51

en función de los meses observados. Con dicho ajuste se obtuvo magnitudes más

aproximadas a las obtenidas en el análisis basado en lluvias máximas verdaderas. Por

tanto, el valor representativo adoptado para el área de estudio, se multiplicó por 1.13

para ajustarlo por intervalo fijo y único de observación. (Ver tablas 18, 29, 39)

3.1.2.3. Ecuación de intensidad. Según Calvache, (2015) la ecuación de intensidad es

un modelo matemático interactivo donde se obtienen las relaciones o cocientes a la lluvia

de 24 horas que se emplean para duraciones de varias horas, donde se procesa los

factores de confianza y se contrasta con los resultados pluviométricos de la estación

meteorológica. El modelo aplica a las zonas geográficas disímiles como la que trata el

estudio y para lo cual D. F. Campos (2008), propone los siguientes cocientes para cálculo

de intensidad de lluvias en diferentes duraciones.

Tabla 9. cocientes para cálculo de intensidad de lluvias en diferentes duraciones.

Duraciones en horas

1 2 3 4 5 6 8 12 18 24

0.30 0.3

9

0.46 0.52 0.57 0.61 0. 68 0.80 0.91 1.00

Fuente. D.F Campos, (2008)

Estos datos se obtienen como un porcentaje de los resultados de la precipitación máxima

probable para 24 horas, para cada período de retorno y diferentes porcentajes en valor

según los tiempos de duración de lluvia adoptados para el estudio hidrológico.

3.1.2.4 Precipitación e intensidades para diferentes tiempos de duración. Basándose en

los resultados de duración de D.F Campos, y los tiempos de duración adoptados, se

calculó la intensidad equivalente para cada caso, según el valor medio de

comportamiento lineal:

I = P (mm) / t duración (Hor)

Cuya representación matemática en las curvas Intensidad - Duración - Período de

retorno, Según.

Bernard es: I = a*Tb / t c

52

Dónde: I = Intensidad (mm/hor); t = Duración de la lluvia (min); T = Periodo de retorno

(Años) A,b,c = Parámetros de ajuste.

Realizando un cambio de variable la ecuación se transforma en: d = a * T b

Finalmente, después de reemplazar la Intensidad se calcula mediante la siguiente

ecuación:

I = d / t c y finalmente queda I = d* t -c

3.1.3 Calculo del tiempo de concentración (Tc).

El (Tc) fue muy importante calcularlo por cuanto en algunos métodos de modelación

hidrológica e hidráulica, donde intervienen variables lluvia-escorrentía, se asume que la

duración del evento de tormenta equivale al tiempo de concentración de la cuenca, Para

el cálculo del (Tc) se utilizó los métodos (Kirpich, California Culverts Practice (1942),

Passini, Giandotti, Ventura-Heras). Debido a que los diferentes métodos, generan

resultados diferentes se realizó un análisis estadístico descriptivo.

3.1.4 Cálculo de caudales. Los caudales que se estimaron para la microcuenca Mulato,

se realizaron acordes al Método Racional, que determina los caudales máximos en

función de la intensidad de precipitación, el área de la cuenca y el coeficiente de

escorrentía que relaciona la cobertura del suelo. Para efectos del cálculo de caudales en

las tres estaciones analizadas se tomó como referencia la zonificación de cada área de

influencia en cada estación, haciendo uso de imágenes multiespectrales Landsat 8.

analizadas y procesadas en la CORINE Land Cover adaptada para Colombia en nivel de

interpretación III. (Calvahe 2016). Para el cálculo de caudales en las tres estaciones

(Campucana, Patoyaco y Acueducto Mocoa) se adoptó la siguiente fórmula propuesta

por (Calvahe, 2015):

53

Dónde: Q = Caudal en M3 /min; Ci= Coeficiente de escorrentía por tipo de cobertura. zona

de influencia de la estación; Ai= Área de cada tipo de cobertura en Ha.;Ij. Intensidad de

lluvia de cada una de las estaciones mm/hor, M= pendiente de cada cobertura (%)

En esta fórmula se incluye además la pendiente (M) que ocupa cada cobertura, operable

con la intensidad de precipitación (I j) de cada una las estaciones del área de influencia,

y su suma algebraica genera el dato del caudal asociado a la sección de la microcuenca.

3.2 CARACTERIZACIÓN MORFOMETRICA DE LA MICROCUENCA MULATO.

Mediante imágenes satelitales LANDSAT (cobertura 182 x 182 Km 2) obtenidas en Earth

explorer (Digital elevation) y Global Mapper se construyó el mapa de curvas de nivel.

Posteriormente con el uso de una aplicación de ARCGIS 10.3 se creó un modelo digital

de elevación DEM delimitado por la cuenca, de un tamaño de celda de 20 m, en formato

(TIN) el cual se convirtió a formato Raster y con la extensión ARCMAP se localizó la red

de drenajes y la respectiva delimitación automática.

A partir del Modelo Digital de Elevación se calculó los siguientes parámetros: Parámetros

asociados a la forma de la cuenca, Parámetros relativos al relieve, Parámetros relativos

al perfil y, Parámetros relativos al drenaje.

3.3 DINÁMICA DE LAS COBERTURAS VEGETALES.

Para determinar los cambios en las coberturas vegetales, se realizó un análisis

multitemporal de las áreas de coberturas vegetales del periodo 1999 a 2017 que permitió

determinar el tipo de cobertura presente en cada año y la intersección entre sí. Para su

procesamiento se utilizó imágenes satelitales Landsat; en sus versiones ETM y OLI

(Landsat 7 y 8 respectivamente) para un periodo de 18 años, las cuales se analizaron

54

por quinquenio, por cuanto se refleja mejor la alteración de la cobertura en la

microcuenca. Las imágenes (o escenas) LANDSAT TM, utilizadas tienen una cobertura

cada una, de 185 km2.. Las imágenes se obtuvieron a través del catálogo de imágenes

de Earth Explorer. Dicha determinación de áreas de cobertura y sus respectivos cálculos

hasta el año 2015, fueron tomados de un estudio de consultoría denominado

“Caracterización de la estabilidad de recurso hídrico del rio Mulato como elemento

compuesto de la estructura principal, de ordenamiento ambiental del municipio de

Mocoa,” realizado en 2015 y facilitado por la Empresa Aguas Mocoa, ESP. Para la

investigación se complementó la serie, con la información de los años 2016 y 2017. Este

proceso se fortaleció con la información de las coberturas vegetales y uso del suelo de

la microcuenca, obtenida mediante el programa Corine Land Cover.

3.4. EVOLUCIÓN DEL CAMBIO DE USO DEL SUELO

Para el análisis del cambio de uso del suelo se utilizó la aplicación gratuita ILWIS

(Integrated Land and Water Information System) de la Facultad de Ciencias de la

Geoinformación y observación de la Tierra del ITC de Holanda, el cual posee un potencial

diferenciado a otros softwares GIS en la operación de cálculos matemáticas digitales con

archivos rasterizados. (Calvache 2016). Otra aplicación utilizada para la modelación del

cambio de uso de suelo es el programa IDRISI Selva y su justificación de uso se

encuentra representada en el potencial del motor estadístico para proyección de

escenarios futuros teniendo como referente aspectos de desarrollo urbano, elevaciones,

temperatura, capacidad de los suelos, como otras variables de forma que determinan la

dinámica antrópica del cambio de uso.

3.5 LA GEOLOGÍA DE LA MICROCUENCA MULATO.

Para el análisis de la geología y litología de la microcuenca se tuvo la suficiente

cartografía litológica y tectónica de la zona de escurrimiento de la microcuenca, generada

en la plancha 430-Mocoa de 2002, a escala 1:100.000, por el IGAC (2003) e

INGEOMINAS. La información sobre la evolución de los suelos y de geología se

55

complementó con la información tomada del estudio de consultoría “Caracterización de

la estabilidad de recurso hídrico del rio Mulato como elemento compuesto de la estructura

principal, de ordenamiento ambiental del municipio de Mocoa” (2016).

3.5.1 Procesos naturales de subsidencia en la microcuenca Mulato. El análisis de este

fenómeno lo realizó la Empresa Aguas Mocoa, direccionado a conocer los diferentes

procesos de deslizamientos sobre la microcuenca Mulato y fueron tenidos en cuenta en

la investigación, para relacionar dichos fenómenos con el origen y características de los

flujos torrenciales que se generan recurrentemente en la microcuenca.

Dichas relaciones de este fenómeno con el origen de los flujos torrenciales se

fundamentan en las técnicas de interferometría de radar Sentinel 1, de apertura sintética

capturadas en la banda C con múltiples polarizaciones. Este procedimiento para adquirir

los datos consistió en derivar disimilitudes a partir de correlación interferométrica de la

banda C con operación de la frecuencia Gamma por corrección de la expansión del

terreno mediante comparaciones radiométricas (EESA, 2014) (Calvache 2016).

Este procedimiento adoptado por La empresa aguas Mocoa, generó dos mapas uno de

subsidencia y otro de deslizamientos, los cuales se compararon, contrastando las zonas

de mayor hundimiento vertical, con las zonas donde el sistema de Fallas de Campucana

se encuentra con el lineamiento que procede de la Falla Tortuga y donde se desarrollan

los procesos de subsidencia y deslizamientos más significativos, delimitados claramente

en el mapa de deslizamiento y subsidencia.

Este fenómeno puede producirse por efecto del agua, en los procesos morfotectónicos y

de sedimentación, procesos de consolidación de suelos blandos u orgánicos, disolución

de rocas carbonáticas que son solubles en agua bajo determinadas condiciones

pudiendo llegar a generar grandes sistemas de huecos interconectados entre sí y cuya

deformación y colapso, en caso extremo, generan una subsidencia con un carácter

localizado y asociado a los procesos de deslizamientos. igualmente, este fenómeno se

56

produce por erosión subterránea, por un proceso mecánico de arrastre de partículas de

suelo causado por el flujo de agua subterránea. Según (Burbank & Anderson, 2005).

3.6 CARACTERIZACION FÍSICA Y QUÍMICA DE SUELOS Y FLUJOS TORRENCIALES

DE LA MICROCUENCA MULATO.

3.6.1 Caracterización física y química de suelos. Se analizaron dos muestras de suelo

provenientes de un sector de la bocatoma Las Palmeras en el rio Mulato y otro de la

rivera de la Quebrada Las Palmeras afluente del rio Mulato. Las zonas de muestreo

presentan características con diferentes coberturas y altura sobre el nivel del mar,

separadas a 800 metros la una de la otra. Las muestras fueron analizadas en el

laboratorio LASEREX de la Universidad del Tolima y fueron entregadas el 9 de marzo de

2018. Se analizaron los parámetros: Ph, MO- CIC- P--Ca-Mg-Na-K-Al-Saturación de Al-

Saturación de bases-Relación Ca/Mg-Relación (Ca+Mg/K) –Relación Mg/K

3.6.2 Caracterización química de flujos torrenciales. Se tomaron cuatro muestras de

flujos torrenciales, dos en la quebrada Las Palmeras y dos en el Rio Mulato. Cumpliendo

con el protocolo de custodia, (Identificación y registro de la muestra, transporte de la

muestra de agua hasta el laboratorio y Entrega de las muestras al laboratorio),

establecido por el Programa de Vigilancia por Laboratorio de la Calidad de Agua para

Consumo Humano del Instituto Nacional de Salud. En todos los casos al momento del

muestreo se analizó temperatura del agua, pH y turbiedad.

Las muestras fueron analizadas en el Laboratorio LASEREX de la Universidad del

Tolima. Se analizaron los parámetros: Ph-Conductividad. electrica. -Solubilidad Total-

Solubilidad en Suspensión-Solubilidad sedimentable-Solidos disueltos. Los resultados

fueron entregados el 9 de maro de 2018. Los parámetros analizados son realmente

escasos, para determinar la relación entre dichas propiedades y el origen de los flujos

torrenciales, debido a la falta de experiencia, y a la insuficiencia de equipos para este

tipo de flujos. (Ver anexo 1 y 4) Formato de campo para toma de muestras.

57

Los indicadores de conductividad electrica se relacionaron con las características

geoquímicas por donde circulan y con las características de las estaciones climáticas

secas y de lluvias y además permitió medir la cantidad de iones en el agua, y relacionarla

con el grado de mineralización e indirectamente con su productividad, en especial por la

presencia de cationes, aniones y nutrientes que presentan dichos flujos. Por otra parte,

la concentración total de sustancias o minerales disueltos se tuvo en cuenta para conocer

las relaciones edáficas y la productividad de este cuerpo natural de aguas. En los sólidos

disueltos se agruparon todos los iones más representativos como cloruros, sulfatos,

bicarbonatos, nitratos, fosfatos y sílice y permitió concluir que los flujos torrenciales

siempre estarán concentrados de solidos totales y que le aportan una alta conductividad

electrica y alta viscosidad.

3.7 ESTUDIO DE SUELOS DE LA MICROCUENCA MULATO

Se analizaron dos sitios, uno localizado en la quebrada Las Palmeras a 200 metros aguas

arriba de la desembocadura al rio Mulato y otro en predios de la bocatoma Las Palmeras

(Rio Mulato), distanciados a 800 metros uno del otro. Dichos sitios de muestreo

presentan diferentes tipos de coberturas (pastos enmalezados y pastos limpios), con

diferente altitud sobre el nivel del mar. En los dos sitios de muestreo se calculó la

infiltración instantánea mediante el método de Munz o de anillos y la conductividad

hidráulica saturada (Ksat). Se tomó otra muestra de suelos en predios de la bocatoma

Las Palmeras (Rio Mulato), a la cual se le realizó un estudio de granulometría mediante

el método de Tamices normalizados y vibrador. Se calculó el porcentaje de gravas,

arenas y finos, incluyendo la curva granulométrica. Se calculó además los coeficientes

de curvatura (Cc) y uniformidad (Cu) respectivamente.

Aprovechando una porción de materiales finos se procedió a calcular mediante el método

de Casagrande, el Limite liquido (Ll) limite plástico (Lp), Indice de plasticidad y Limite de

contracción, parámetros que fueron determinantes para el análisis preliminar del origen

de los flujos torrenciales del rio Mulato.

58

En cada sitio de muestreo se tomó dos muestras de suelo las cuales fueron llevadas al

laboratorio LASEREX de la Universidad del Tolima para su respectivo análisis físico-

químico.

59

4. RESULTADOS

4.1 ANALISIS HIDROLOGICO

4.1.1. Aforos de caudal. En la Tabla 10 se reportan los resultados de los aforos

efectuados por la Universidad Nacional de Colombia –Sede Leticia, el 14 de junio de

2017. sobre el cauce principal del río Mulato, sitio de la bocatoma Líbano y en dos de

sus afluentes. Esta información se comparó con los datos de aforos promedio

suministrados por la Empresa Aguas Mocoa a la altura de la bocatoma El Líbano, sobre

las coordenadas 01°08’32,11’’N y 76°40’20,6’’W, durante los años 2013-2014-2015-

2016, los cuales presentan valores similares con 2.33 m3/s y 2.43 m3/s respectivamente.

Tabla 10. Características de las secciones aforadas (Bocatoma Líbano)

Fuente. Universidad Nacional-Sede Amazonia & CORPOAMAZONIA. 2017.

Fecha:14-06-2017 Hora: 10.05

Coordenadas: 1°9'24,185"S 76°41'25,234"N

76°41'25,234"N

Ancho sección 1: 11 m. Ancho húmedo de cauce: 22.50 m.

Ancho sección 2: 1.20 m

Ancho sección 3: 2.10 m.

Sección 1

DPR (m) Profundidad (m) Área (m2) VMV (ft/s) VMV

(m/s)

Q

(m3/s) 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,000

1 0,70 0,70 0,40 0,12 0,085

2 0,32 0,32 3,40 1,04 0,332

3 0,38 0,38 5,10 1,55 0,591

4 0,24 0,24 2,90 0,88 0,212

5 0,20 0,20 2,60 0,79 0,158

6 0,12 0,12 1,40 0,43 0,051

7 0,19 0,19 1,30 0,40 0,075

8 0,22 0,22 3,00 0,91 0,201

9 0,11 0,11 1,30 0,40 0,044

10 0,18 0,18 1,20 0,37 0,066

11 0,08 0,08 1,50 0,46 0,037

Caudal1 1,85

Sección 2


(m/s)

Q

(m3/s) 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,4 0,12 0,05 1,60 0,49 0,02

0,8 0,11 0,04 0,70 0,21 0,01

1,2 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Caudal2 0,03

Sección 3


(m/s)

Q

(m3/s)

60

Tabla 11. Características de las secciones aforadas (Afluente 1. Las Córdobas)

Fecha: 14-06 2017 Hora:

Coordenadas: 1°9'17,368" S 76°41'11,068"N

Ancho sección: 1,2 m

DPR (m) Profundidad (m) Área (m2) VMV (m/s) Q (m3/s)

0 0,00 0,00 0,00 0,00

0,4 0,12 0,05 1,50 0,07

0,8 0,12 0,05 1,40 0,07

1,2 0,00 0,00

Caudal 0,14

Fuente: (Universidad Nacional de Colombia - Sede Amazonia & CORPOAMAZONIA. 2017)

Tabla 12. Características de las secciones aforadas (Afluente 2. Las Córdobas)

Fecha: 14-06 2017 Hora:

Coordenadas: 1°9'14,746"N 76°41'5,481"W

Ancho sección: 2m

DPR (m) Profundidad (m) Área (m2) VMV (m/s) Q (m3/s)

0 0,00 0,00 0,00 0,00

0,4 0,10 0,04 1,30 0,05

0,8 0,13 0,05 1,90 0,10

1,2 0,16 0,06 1,20 0,08

1,6 0,08 0,03 0,40 0,01

2 0,00 0,00 0,00 0,00

Caudal 0,24

Fuente: (Universidad Nacional de Colombia - Sede Amazonia & CORPOAMAZONIA. 2017)

Tabla 13. Caudales aforados periodo 2013-2016 en la bocatoma Líbano- Rio Mulato.

Fecha Hora Q (m3/s) Prof..máxima

(m)

Ancho sección

(m)

Área sección

(m2)

Velocidad (m/s)

24/01/2013 12:30 p. m. 0,85 0,74 5,00 0,83 1,20

21/02/2013 11:00 a. m. 1,50 0,40 6,10 1,36 1,30

22/03/2013 11:00 a. m. 1,01 0,37 6,00 1,17 1,02

17/04/2013 9:20 a. m. 1,30 0,67 6,40 1,45 1,05

22/05/2013 11:30 a. m. 2,97 0,78 5,80 1,78 1,97

05/07/2013 10:10 a. m. 1,50 0,70 6,00 1,62 1,08

16/08/2013 10:00 a. m. 4,17 0,87 6,80 3,25 1,51

20/09/2013 10:30 a. m. 4,08 0,70 8,00 2,97 1,62

Promedio 2,17

20/01/2014 10:30 a. m. 1,45 0,70 7,00 1,69 1,01

14/02/2014 12:00 p. m. 1,62 0,55 8,00 1,92 0,99

20/03/2014 10:40 a. m. 1,71 0,63 6,00 1,82 1,11

18/04/2014 9:50 a. m. 1,74 0,65 7,00 1,92 1,07

0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,5 0,27 0,14 3,20 0,98 0,13

1 0,26 0,13 4,30 1,31 0,17

1,5 0,29 0,15 3,20 0,98 0,14

2 0,25 0,13 0,10 0,03 0,00

2,1 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Caudal3 0,45

TOTAL 2.33

61

Fecha Hora Q (m3/s) Prof..máxima

(m)

Ancho sección

(m)

Área sección

(m2)

Velocidad (m/s)

30/05/2014 1:40 p. m. 1,58 0,68 6,20 1,87 1,00

27/06/2014 10:00 a. m. 2,85 0,78 5,88 2,19 1,30

30/07/2014 10:30 a. m. 4,40 1,05 8,50 3,72 1,39

18/08/2014 10:18 a. m. 4,58 0,86 7,00 3,25 1,66

04/09/2014 2:30 p. m. 3,70 0,98 7,00 3,66 1,01

15/10/2014 10:47 a. m. 3,23 0,83 6,55 3,44 0,94

19/11/2014 10:15 a. m. 3,10 0,72 7,00 3,48 1,05

22/12/2014 10:30 a. m. 1,57 0,46 8,00 1,86 1,00

Promedio 2.63

25/01/2015 9:40 a. m. 1,47 0,50 6,00 1,71 1,01

27/02/2015 12:30 p. m. 2,24 0,47 6,00 2,42 1,09

25/03/2015 9:40 a. m. 1,22 0,50 6,00 1,38 1,04

28/04/2015 11:30 a. m. 1,74 0,55 7,00 1,99 1,03

25/05/2015 11:10 a. m. 2,01 0,55 6,00 2,33 1,01

30/06/2015 10:15 a. m. 5,73 0,84 7,00 4,04 1,67

27/07/2015 1:10 p. m. 5,41 0,73 3,40 3,31 1,92

24/08/2015 12:30 p. m. 2,23 0,96 6,00 2,97 0,88

25/09/2015 9:45 a. m. 2,38 0,75 6,00 2,80 1,00

22/10/2015 12:30 p. m. 0,30 0,32 4,12 0,39 0,90

25/11/2015 10:45 a. m. 2,13 0,55 6,00 2,49 1,01

18/12/2015 10:00 a. m. 1,22 0,48 7,00 1,49 0,96

Promedio 2.34

29/01/2016 11:00 a. m. 1,08 0,75 7,00 2,02 0,63

12/02/2016 11:30 a. m. 2,35 0,71 4,50 2,74 1,01

30/03/2016 10:00 a. m. 2,85 0,98 7,50 3,45 0,97

23/04/2016 10:30 a. m. 2,96 1,04 7,50 3,58 0,97

27/06/2016 10:25 a. m. 3,22 0,82 5,70 3,37 1,12

29/07/2016 10:25 a. m. 3,84 1,15 8,00 4,17 1,08

27/08/2016 10:15 a. m. 3,16 1,10 7,00 3,80 0,98

31/10/2016 11:50 a. m. 2,01 0,62 7,10 2,21 1,07

29/11/2016 10:25 a. m. 2,05 0,56 7,00 2,39 1,01

29/12/2016 10:50 a. m. 2,47 0,96 7,68 2,92 0,99

Promedio 2,60

PROMEDIO

PERIODO 2013-

2016 .

2.43 (m3/s)

Fuente: Aguas Mocoa

La Empresa Aguas Mocoa, realizó 42 aforos en la bocatoma El Líbano, durante el periodo

2013 a 2016, con una frecuencia mensual y se observa que en los datos existe un mínimo

de 0.3 m3/s, un máximo de 5.73 m3/s; y un promedio durante el periodo de 2.43 (m3/seg)

4.1.2 Calculo de caudales máximos (método racional). Se analizaron las series de

precipitación mensual (mm), Número de días/mes de precipitación y Valores máximos

mensuales de precipitación (mm) en 24 horas, suministrados por el IDEAM de las

estaciones Patoyaco. Campucana y. Acueducto de Mocoa

62

4.1.2.1 Estación Patoyaco. La estación meteorológica de Patoyaco se encuentra

localizada en el Municipio de San Francisco sobre los 1620 msnm. con una precipitación

media mensual de 314.2 mm y una precipitación promedia anual de 3675,1 mm. Los

mayores valores de precipitaciones promedios mensuales, se generan en los meses de

mayo. junio julio. con 407.9- 505.0 y 499.8 respectivamente. Durante el periodo. (1999-

2016) las lluvias máximas mensuales se presentan en la serie durante los meses de

mayo, marzo, junio, julio y septiembre con precipitaciones superiores a 600 mm. El

máximo valor de precipitación en la serie corresponde al mes de junio con 805.7 mm.

Mientras que el valor mínimo de la serie corresponde al mes de febrero con 70.9 mm.

Tabla 14. Precipitación mensual (mm)- Estación Patoyaco.

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

An

ual

1999 367,6 239,7 201,0 529,9 489,3 312,8 333,7 287,1 189,8 212,0 3162,9

2000 214,6 249,2 226,3 360,3 698,9 451,6 361,1 374,7 231,3 225,9 201,9 216,9 3812,7

2001 78 319,8 280,6 560,9 386,0 653,9 369,9 392,2 624,1 276,6 220,1 191,8 4353,9

2002 247 209,0 299,7 194,4 357,7 387,5 486,1 397,8 257,1 219,1 289,6 110,4 3455,4

2003 151,6 165,5 337,1 333,6 358,8 349,1 454,5 355,1 289,4 207,3 158,1 267,7 3427,8

2004 78 93,6 283,0 247,2 475,6 624,7 486,6 371,3 236,7 164,0 138,1 104,5 3303,3

2005 233,8 306,7 173,1 586,1 462,1 477,8 381,1 188,2 282,8 228,1 223,0 210,9 3753,7

2006 209,3 130,2 289,5 283,9 490,9 312,2 362,7 285,2 242,1 121,1 243,2 206,5 3176,8

2007 196,2 70,9 267,9 271,8 371,5 575,3 260,3 340,3 295,3 187,6 271,2 336,5 3444,8

2008 323,3 367,7 162,5 259,8 417,0 386,4 649,1 162,8 247,0 354,8 155,3 371,5 3857,2

2009 424,5 206,5 414,8 317,4 242,3 678,8 625,7 473,6 217,3 123,4 154,8 115,8 3994,9

2010 75,2 181,0 257,5 355,3 297,8 342,6 259,0 188,7 202,4 191,1 117,7 113,8 2582,1

2011 194,4 130,6 325,2 356,9 501,4 400,1 386,9 289,3 362,8 97,5 137,5 383,1 3565,7

2012 254,7 199,7 609,5 288,2 418,2 493,3 788,9 356,5 246,2 246,7 103,4 297,7 4303,0

2013 96,1 305,3 245,5 236,2 336,9 376,3 599,5 417,5 321,5 190,6 160,3 220,6 3506,3

2014 274,2 202,3 270,3 450,0 304,0 637,8 709,4 463,5 134,2 256,5 240,4 180,6 4123,2

2015 416,4 240,5 322,0 375,0 398,6 805,7 690,2 359,8 208,0 274,4 317,4 244,7 4652,7

2016 185,7 571,8 382,8 354,8 417,1 631,4 636,0 286,6 281,4 98,5 311,2 317,5 4474.8

MED.

ANU

AL.

3719,5

MED 223,4 232,8 297,1 353,4 407,9 505,0 499,8 334,2 278,5 208,4 201,8 227,9 314,18

MAX 424,5 571,8 609,5 586,1 698,9 805,7 788,9 473,6 624,1 354,8 317,4 383,1 805,7

MIN 75,2 70,9 162,5 194,4 242,3 312,2 259 162,8 134,2 97,5 103,4 104,5 70,9

Fuente. IDEAM

Estos valores evidencian que las mayores precipitaciones en la serie predominan en los

meses de febrero hasta finales del mes de junio. Los años de mayor precipitación

acumulada que superan los 4.000 mm corresponden a 2001,2012. 2014, 2015 y 2016

siendo el año 2015 el de mayor precipitación con 4652.7 mm y coincide con el mes de

mayor precipitación en toda la serie, ocurrida en junio de este año.

63

Figura 7. Valores máximos mensuales de precipitación,por año- Estación Patoyaco

Fuente. El autor.

La figura 8. muestra que las mayores precipitaciones acumuladas (mm) superiores a

4.000 mm se presentaron en los años 2001, 2012, 2014, 2015, 2016, siendo el de mayor

precipitación acumulada el año 2015 con 4652.7, seguido del año 2016 con 4.474.6 mm.

Figura 8. Precipitación Total anual durante el periodo 1999-2016-Estación Patoyaco

Fuente. El autor

Durante el 2002 al 2011 no se presentaron precipitaciones superiores a 4.000 mm.

inclusive durante este periodo se presentó la menor precipitación de 2582.1 mm en el

año 2010.


Patoyaco.

529,9 586,1

355,3

698,9

490,9 501,4

653,9 624,7 575,3678,8

805,7

486,1454,5

649,1788,9

599,5709,4

636

0

200

400

600

800

1000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

PR

EC

IPIT

AC

ION

(M

M)

Meses y años de mayor precipitacion

ENERO FEBRE MARZO ABRIL MAYO JUNIO

JULIO AGOST SEPTI OCTUB NOVIE DICIE

31

62

,9 38

12

,7

43

53

,9

34

55

,4

34

27

,8

33

03

,3

37

53

,7

31

76

,8

34

44

,8

38

57

,2

39

94

,9

25

82

,1

35

65

,7 43

03

35

06

,3 41

23

,2

46

52

,7

44

74

,81 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6

PR

ECIP

ITA

CIO

N (

MM

)

AÑOS DE OBSERVACION PERIODO 1999-2016

64

AÑ

O

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGOS SEP OCT NOV DIC ANUAL

199

9

29 27 24 28 27 21 26 28 19 23 252

200

0

18 19 25 29 28 27 24 30 24 26 20 21 291

200

1

13 17 25 25 27 28 27 23 18 15 20 23 261

200

2

19 24 26 23 23 27 26 30 20 20 20 22 280

200

3

15 19 23 25 30 27 24 30 24 19 17 25 278

200

4

13 16 19 24 29 30 31 26 22 22 20 15 267

200

5

16 21 18 25 23 27 22 19 20 16 20 23 250

200

6

22 16 27 25 26 24 25 23 17 16 18 23 262

200

7

23 9 20 24 23 30 22 25 22 18 24 24 264

200

8

23 23 16 16 28 27 26 23 20 22 16 15 255

200

9

23 18 22 21 22 28 25 23 18 15 18 20 253

201

0

14 22 21 20 21 22 16 15 13 16 15 15 210

201

1

6 17 17 22 23 20 23 19 20 5 12 29 213

201

2

16 21 26 22 23 24 28 19 18 9 9 18 233

201

3

13 24 18 17 19 22 27 21 21 16 10 16 224

201

4

21 15 22 27 19 29 30 19 11 16 18 19 246

201

5

25 17 25 26 27 30 25 21 17 23 21 23 280

201

6

14 26 22 23 27 30 28 18 17 14 16 19 254

MEDIA

ANUAL

254

MEDIO 18 20 22 23 25 27 25 23 19 18 18 21 21

MAXIM 29 27 27 29 30 30 31 30 26 28 24 29 31.0

MINIM 6 9 16 16 19 20 16 15 11 5 9 15 5.0

Fuente. IDEAM

En la serie los únicos meses que presentaron más de 30 días de precipitación fueron

mayo de 2003, junio en 2007, 2015, y 2016, agosto de 2000, 2002 y 2003 cada uno con

30 días y julio de 2004 con 31 días de precipitación; mientras que el mes con menos días

de lluvia en la serie corresponde al mes de octubre de 2011 con 5 días. Los meses en

los que llovió todos los días fueron junio de 2007, 2015 y 2016 con 30 días y julio de 2004

con 31 días

En toda la serie de (18 años) de observación los meses de mayo, junio, julio y agosto

presentan entre 30 y 31 días de precipitación y se considera como un periodo crítico. Sin

embargo, las mayores precipitaciones mensuales se registran en mayo, junio y julio y

coinciden con los meses con mayor número de días de precipitación, a excepción de

agosto que cuenta con 30 días de precipitación con un valor que alcanza los 473.6 mm,

y septiembre que cuenta con 26 días y la precipitación llega a 624.1mm siendo una de

las más altas de la serie.

Figura 9. Máximo número de días mensuales de precipitación por año- Estación

Patoyaco

65

Fuente. El autor

Esto indica que el número de días de precipitación mensual, no se relaciona directamente

con los mayores valores de precipitación y que más bien depende de la dinámica que

presenten las corrientes de vientos en cuanto a temperatura y humedad, procedentes de

la Amazonia.

Tabla 16. Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas. Estación Patoyaco.

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

1999 36,0 37,6 25,6 56,8 70,0 80,5 64,0 55,0 26,5 33,8 80,5

2000 51,5 33,8 25,2 74,6 91,0 63,5 32,5 51,0 28,9 31,5 65,4 32,7 91

2001 16,6 53,3 48,3 97,9 44,8 113,

5

57,5 56,1 200,9 103,1 31,1 20,5 200,9

2002 35,8 71,0 55,0 46,4 87,1 71,0 50,3 50,8 41,0 36,3 54,6 16,8 87,1

2003 36,5 18,9 88,6 59,5 35,5 42,5 99,0 30,2 52,6 96,0 35,0 36,2 99

2004 16,6 14,9 54,9 51,0 83,5 61,7 51,8 47,6 30,0 28,0 30,5 33,0 83,5

2005 89,0 36,7 32,6 78,5 74,2 69,4 67,1 31,1 62,5 40,5 42,7 26,5 89

2006 35,0 28,5 42,2 33,5 54,7 49,3 69,4 53,2 45,9 21,5 38,3 22,2 69,4

2007 27,8 22,3 31,8 38,8 65,8 58,0 52,5 46,8 39,9 23,2 56,6 86,5 86,5

2008 43,5 95,2 33,2 39,2 50,8 49,8 97,3 24,6 48,0 40,5 51,4 99,0 99

2009 90,2 28,5 42,0 46,0 41,5 72,0 63,2 61,2 54,0 15,7 40,0 35,0 90,2

2010 16,2 34,4 31,5 62,2 42,2 45,0 44,8 41,7 36,2 51,6 25,6 19,1 62,2

2011 110,0 21,0 91,1 55,0 95,1 63,5 111,0 41,0 73,0 44,6 26,0 58,7 111

2012 57,9 35,9 120,0 37,8 61,5 85,4 109,5 46,9 57,4 51,7 24,9 70,2 120

2013 32,5 46,5 43,0 36,0 66,9 62,1 114,0 72,2 53,6 34,2 34,6 43,7 114

2014 38,9 41,0 41,1 100,0 60,4 150,

1

115,2 152,0 22,5 44,5 38,0 38,7 152

2015 50,8 49,7 37,6 28,7 38,6 78,3 74,8 47,2 50,0 46,6 50,8 34,7 78,3

2016 31,2 73,0 70,2 73,3 56,7 91,2 185,0 78,0 51,5 26,0 68,0 75,0 185

29

27

26 2

829 30 30

30

30

30 31

27

30

24

2930

30

E N E F E B M A R A B R M A Y J U N J U L A G O S S E P O C T N O V D IC

DIA

S D

E P

RE

CIP

ITA

CIO

N

AÑOS

1999 2000 2002 2003 2004 2006 2007 2011 2015 2016

66

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

MED.

ANUAL

105.5

MED 45,3 41,2 50,8 56,4 61,8 72,1 81,4 56,2 56,2 43,9 41,1 43,5

MAX 110 95,2 120 100 95,1 150,

1

185 152 200,9 103,1 68 99 200,9

MIN 16,2 14,9 25,2 28,7 35,5 42,5 32,5 24,6 22,5 15,7 24,9 16,8 14,9

Fuente IDEAM

La distribución de lluvias máximas en 24 horas correspondientes a la estación Patoyaco

se encuentran sobre los meses de junio, julio, agosto y septiembre con valores de

máxima precipitación y los meses de menor precipitación se encuentran durante el primer

bimestre (enero y febrero) y durante el último trimestre (octubre, noviembre y diciembre)

Precipitación máxima probable -Estación Patoyaco- En la siguiente tabla muestra

los retornos de lluvia máxima mensual en 24 horas en función de los meses de

ocurrencia.


distribución de probabilidades de Gumbel. Estación Patoyaco.

Meses de Precip, (mm)

(Xi- Ẋ)

(Xi- Ẋ) 2 No, AÑO Max precipitación ( Xi)

1 1999 Agosto 80,5 -25,0 625

2 2000 Mayo 91 -14,5 210,3

3 2001 Septiembre 200,9 95,4 9101,16

4 2002 Mayo 87,1 -18,4 338,6

5 2003 Julio 99 -6,5 42,25

6 2004 Mayo 83,5 -22,0 484

7 2005 Enero 89 -16,5 272,25

8 2006 Julio 69,4 -36,1 1303,21

9 2007 Diciembre 86,5 -19,0 361

10 2008 Diciembre 99 -6,5 42,25

11 2009 Enero 90,2 -15,3 234,09

12 2010 Abril 62,2 -43,3 1874,89

13 2011 Julio 111 5,5 30,25

14 2012 Marzo 120 14,5 210,25

15 2013 Julio 114 8,5 72,25

16 2014 Agosto 152 46,5 2162,25

17 2015 Junio 78,3 -27,2 739,84

18 2016 Julio 185 79,5 6320,25

67

Meses de Precip, (mm)

(Xi- Ẋ)

(Xi- Ẋ) 2 No, AÑO Max precipitación ( Xi)

Total 1898,6 24424

Promedio 105,5

Fuente. El autor

*Variables estadísticas:

Media: Ẋ = Ʃ Xi / n = 105.5vmm

Varianza: S 2 = Ʃ (Xi- Ẋ) 2 / n-1 = 1436.7

Desviación estándar: S = √ Ʃ (Xi- Ẋ) 2 / n-1 = 37.90 mm

*Parámetros de distribución de Gumbel

α= √6 / π * S = 29.55 mm

μ = Ẋ - 0.5772 *α = 88.44 mm (Constante de Euler Macheroni=0.5772)

Dónde: α y μ (parámetros de distribución de Gumbel), requeridos para el cálculo de

probabilidad de ocurrencia.

Con estas variables se hiso el ajuste de 1.13, para asemejarse más a los datos reales

de precipitación

La zona de influencia de la estación Patoyaco, tiene una precipitación media máxima en

24 horas, de 88.44 mm, con un promedio de105.5mm y una deviación standard de 37.9

mm.

Probabilidad de ocurrencia para la estación meteorológica Patoyaco. El modelo de

probabilidad desarrollado para la estación Patoyaco, por tener una serie corta de

observación, reduce notablemente los valores de probabilidad en comparación con otras

series con mayor número de años.

La tabla 18 indica que para periodos de retorno superiores a 5 años se registran valores

superiores a la media máxima en 24 horas, con una probabilidad del 80%. y para 10 años

68

la probabilidad es del 90%, lo cual denota una certeza alta de ocurrencia. Para dichos

cálculos se utilizaron los parámetros de la distribución de Gumbel.

Aplicando la ecuación de la recta ajustada se reemplaza con los parámetros de Gumbel

Y = αX + μ

Y = 29.55 mm * X + 88.44mm

YT (Variable reducida) es un índice que se calcula, proveniente de la fórmula de

probabilidad de Gumbel P(x) = -ln (-ln (1-p) equivalente a la formula P(X) = 1-e-e-Y

Tabla 18. Probabilidad de ocurrencia de precipitación máxima -Estación Patoyaco.

Periodo de

retorno

Variable reducida

Precipitación (mm)

Y = 29.55 mm * X +

88.44mm

Probabilidad de

ocurrencia (%)

(1-1/T)

Corrección

intervalo fijo

(*1.13)

AÑOS YT XT'(mm) F(xT) XT (mm)

2 0.367 99.28 50.00 112.19

5 1.500 132.76 80.00 154.0

10 2.250 154.92 90.00 175.06

25 3.199 182.97 96.00 210.41

50 3.902 203.74 98.00 230.23

75 4.311 215.83 98.67 250.36

100 4.600 224.37 99.00 253.53

500 6.214 272.06 99.80 307.42

Fuente. El autor

Precipitaciones máximas diarias, para diferentes tiempos de duración y diferentes

periodos de retorno Estación Meteorológica Patoyaco. En la tabla 19, según las

proyecciones realizadas se determina que las precipitaciones por encima de 5 horas de

duración supera el valor de la lluvia de diseño (88.4 mm), mientras que las lluvias

máximas se alcanzan con una duración de dos horas y 50, 75 y 100 años de retorno. Se

muestra que las lluvias máximas presentan una tendencia semiescalonada a partir de

las 6 horas de duración y 5 años de retorno. Para efectos de diseño de obras civiles

definido para 50, 75 y 100 años, las lluvias máximas se alcanzan en una duración de 2

69

horas. Se puede concluir que en lo relativo al régimen de lluvias de esta estación

corresponde a un régimen perùdico, con condiciones muy húmedas y lluvias largas y

concentradas durante todo el año, que superan la evapotranspiración durante todos los

meses del año. A partir esta tabla se calcula las intensidades de precipitación.

En la tabla 19 los cocientes corresponden a los valores sugeridos por (D.F Campos) para

caculo de intensidad de lluvia en diferentes duraciones.

La tabla 19 permite pronosticar que cualquier precipitación máxima en (X) duración en

un periodo de retorno (Y) en la microcuenca del rio Mulato, es probable que dicho

fenómeno de precipitación se repita o sea superado por lo menos una vez en dicho

periodo de retorno.


diferentes periodos de retorno. -Estación Patoyaco.

Fuente. El autor

Intensidades de precipitación en diferentes tiempos y periodos de retorno-Estación

Patoyaco. Los valores calculados para intensidad de precipitación, en ningún periodo de

retorno y tiempos de duración puntuales superan el valor de precipitación máxima en 24

horas (88.44 mm). La tabla 20, muestra los valores de intensidad de lluvia en diferentes

periodos de retorno. los cuales se determinan al relacionar los valores de intensidad con

la precipitación máxima y duración para cada periodo de retorno.

Tiempo

Duración

(Hor)

Cociente

%

PMD diaria (mm), en función de diferentes tiempos de duración y

diferentes periodos de retorno 2 5 10 25 50 75 100 500

24 h 100% 112.19 154.0 175.06 210.41 230.23 250.36 253.53 307.42

18 0.91 102.09 140.14 159.30 191.47 209.50 227.82 230.71 279.75

12 0.80 89.75 123.2 140.04 168.32 184.18 200.28 202.82 245.93

8 0.68 76.28 104.72 104.72 143.07 156.55 170.15 172.40 209.04

6 0.61 68.43 93.94 106.78 128.35 140.44 152.71 154.65 187.52

5 0.57 63.95 87.78 99.78 119.93 131.23 142.70 144.51 175.22

4 0.52 58.34 80.08 91.03 109.41 119.78 130.18 131.83 159.85

3 0.46 51.61 70.84 80.53 96.79 105.90 115.16 116.62 141.41

2 0.39 43.75 60.06 68.27 82.06 89.79 97.64 98.88 119.89

1 0.30 33.66 46.2 52.52 63.12 69.07 75.11 76.06 92.23

70

Tabla 20. Intensidad de precipitación calculado para diferentes periodos de retorno -

Estación de Patoyaco.

Fuente. El autor

La tabla 20, muestra que la lluvia máxima no tiene un comportamiento súbito en el

tiempo, y que su comportamiento se atribuye en gran parte a efectos acumulativos.

Además. Se deduce que a partir de 2 horas de concentración de las lluvias acumuladas

se supera los valores máximos de precipitación, y esto se da a partir de los periodos de

retorno de 25.50.75.100 y 500 años, y en el año 500 se supera con una hora de duración.

A partir de esta tabla se construyen las curvas de Intensidad-Duración y Frecuencia (IDF)

y los cálculos de regresión en los diferentes tiempos de retorno.

Análisis de la regresión para diferentes periodos de retorno. El objetivo es conocer

el grado de asociación que existe entre intensidad con la precipitación máxima y duración

para cada periodo de retorno, determinados en la tabla 21. Posteriormente se realiza una

regresión de potencia entre los periodos de retorno (T) y el termino constante de

regresión para obtener valores de la ecuación: de intensidad d = a * T b

Tabla 21. Síntesis de regresión potencial de intensidades de precipitación, para 8

periodos de retorno -Estación Patoyaco.

Periodo de retorno

(Años) (T)

Termino constante

de regresión (d)

Coeficiente de

regresión (c)

Ecuación R2

Tiempo de

duración

Intensidad de lluvia en (mm/hor) según el periodo de retorno (años)

Hora

s

Minut

os

2 5 10 25 50 75 100 500

24 1440 4,67 6,42 7,29 8,77 9,59 10,4

3

10,5

6

12,8

1 18 1080 5,67 7,79 8,85 10,6

4

11,6

4

12,6

5

12,8

2

15,5

4 12 720 7,48 10,2

7

11,6

7

14,0

3

15,3

5

16,6

9

16,9

0

20,4

9 8 480 9,54 13,0

9

13,0

9

17,8

8

19,5

7

21,2

8

21,5

5

26,1

3 6 360 11,4

1

15,6

6

17,8

0

21,3

9

23,4

1

25,4

5

25,7

8

31,2

5 5 300 12,7

9

17,5

6

19,9

6

23,9

9

26,2

5

28,5

4

28,9

0

35,0

4 4 240 14,5

9

20,0

2

22,7

6

27,3

5

29,9

5

32,5

5

32,9

6

39,9

6 3 180 17,2

0

23,6

1

26,8

4

32,2

6

35,3

0

38,3

9

38,8

7

47,1

4 2 120 21,8

8

30,0

3

34,1

4

41,0

3

44,9

0

48,8

2

49,4

4

59,9

5 1 60 33,6

6

46,2

0

52,5

2

63,1

2

69,0

7

75,1

1

76,0

6

92,2

3

71

2 424.67 -0.617 Y= 424.67X-0.617 0.9994

5 581.62 -0.616 Y = 581.62X-0.616 0.9994

10 674.13 -0.622 Y = 674.13X-0.622 0.9959

25 794.97 -0.616 Y =794.97X-0.616 0.9994

50 870.84 -0.616 Y =870.84X-0.616 0.9994

75 947.07 -0.617 Y =947.07X-0.617 0.9994

100 958.67 -0.616 Y =958.67X-0.616 0.9994

500 1162.4 -0.616 Y =1162.4X-0.616 0.9994

Promedio 786,88 -0,617

Fuente. El autor

Tabla 22. Regresión de potencia entre Periodo de retorno (T) y el termino constante de

regresión

No. X Y

1 2 424.67 2 5 581.62

3 10 674.13 4 25 794.97 5 50 870.84

6 75 947.07 7 100 958.67 8 500 1162.4

Fuente. El autor

Remplazando en la ecuación (Bernard) I = a * Tb/tc

I = 424.49 * T 0.1767 / t 0.617

Dónde: t = Tiempo de duración de precipitación (min); I = intensidad de precipitación

(mm/hor); T = Periodo de Retorno (años); a.b.c parámetros

Figura 10.Regresión de potencia entre periodo de retorno, y termino constante de

regresión.

72

Fuente. El Autor

Intensidad, Tiempo de duración y Período de retorno- Estación Patoyaco. Según la

tabla 23 y la curva IDF, se evidencia que los valores de intensidad de la precipitación

son mayores cuando presentan una menor duración y a medida que aumenta el periodo

de retorno, lo cual significa que la intensidad de la precipitación presenta una tendencia

decreciente con eventos de lluvia más prolongados y que dichas intensidades son

mayores cuando el intervalo de recurrencia (periodo de retorno) son mayores.

Tabla 23. Intensidad, Tiempo de duración y periodo de retorno-Estación Patoyaco

P.

Retorno

Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 178.6

0

116,7

0

90,98 76,25 66,49 59,44 54,08 49,82 46,34 43,44 40,97 38,8

4 5 209.9

9

137,2

1

106,9

7

89,65 78,17 69,89 63,58 58,57 54,49 51,07 48,17 45,6

7 10 237.3

5

155,0

8

120,9

1

101,3

3

88,36 79,00 71,86 66,21 61,59 57,73 54,45 51,6

2 25 279.0

7

182,3

4

142,1

6

119,1

4

103,8

8

92,88 84,49 77,84 72,41 67,88 64,02 60,6

9 50 315.4

3

206,1

0

160,6

8

134,6

6

117,4

2

104,9

8

95,50 87,99 81,85 76,72 72,36 68,5

9 75 338.8

6

221,4

1

172,6

1

144,6

6

126,1

4

112,7

8

102,6

0

94,52 87,93 82,42 77,73 73,6

9 100 356.5

3

232,9

5

181,6

1

152,2

1

132,7

2

118,6

6

107,9

5

99,45 92,51 86,72 81,79 77,5

3 500 473.8

1

309,5

8

241,3

5

202,2

8

176,3

8

157,7

0

143,4

6

132,1

6

122,9

4

115,2

4

108,6

9

103,

04 Fuente. El autor

Figura 11.Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Estación Patoyaco

424,67

581,62674,13

794,97870,84

947,07958,67

1162,4

y = 424,49x0,1767

R² = 0,9547

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 100 200 300 400 500 600

Ter

min

o c

onst

ante

de

rger

esio

n

Periodo de retorno (Años)

Regresion de potencia entre periodo de retorno (T) y el tèrmino constante

de regresion (d)

73

Fuente. El autor

A continuación, se describen las ecuaciones potenciales para interpolación y

extrapolación de Intensidad, para una duración y un periodo de retorno.

2 y = 479.8 x -0.614

5 y = 564.13x-0.614

10 y = 637.61x-0.614

25 y = 749.69x -0614

50 y = 847.37x-0.614

75 y = 910.31x -0.614

100 y = 957.78 x-0 .614

500 y = 1272.8 x-0.614

Precipitación diaria superior a 100 mm- Estación Patoyaco. Las mayores

precipitaciones diarias se presentaron en el 5 de septiembre de 2001 con 200.9 mm, en

julio 19 de 2016 con 185 mm, el 9 de agosto de 2014 con 152 mm y en junio 9 de 2014

con 150.1 mm.

Tabla 24. Precipitación diaria superior a 100 mm-Estación Patoyaco.

Fecha Año Precipitación

07-jun 2001 113,5

03-sep 2001 141,8

04-sep 2001 107,3

05-sep 2001 200,9

13-oct 2001 103,1

26-jul 2011 111

25-jul 2013 114

0,00

200,00

400,00

600,00

0 10 20 30 40 50 60 70

Inte

nsi

dad

(m

m/h

or)

Tiempo de duracion (min)

Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Duracion

2 5 10 25

50 75 100 500

Potencial (25) Potencial (500)

74

Fecha Año Precipitación

09-jun 2014 150,1

07-jul 2014 115,2

09-ago 2014 152

19-jul 2016 185

27-jul 2016 110

Fuente. IDEAM (2018)

Figura 12.Precipitación diaria superior a 100 mm. Estación Patoyaco

Fuente. El autor

Se puede observar que dichas precipitaciones superan a los datos de precipitación diaria

registrados durante el evento de flujos torrenciales del 31 de marzo de 2017, que fue de

140.3 mm en la estación Campucana, 129.3 mm en la estación Acueducto Mocoa y 55

mm en la estación Patoyaco. Esto explica que en la estación Patoyaco no se registraron

precipitaciones que tengan relación con dicho evento en la ciudad de Mocoa.

4.1.2.2 Estación Acueducto Mocoa. Se encuentra localizada en la zona de influencia de

la microcuenca del rio Mulato a una distancia de 1500 metros del cauce principal. Esta

estación registra datos con promedios de precipitación superiores a las estaciones

Patoyaco y Campucana. Según la figura 13, los eventos de mayor precipitación se

presentan en los meses marzo, abril, mayo, junio y Julio con precipitaciones superiores

a 620 mm, siendo el mes de mayo de 2000 el de mayor precipitación con 693.6 mm,

durante los últimos 31 años.

Tabla 25. Precipitación mensual - Estación Acueducto de Mocoa.

11

3,5

14

1,8

10

7,3

20

0,9

10

3,1

11

1

11

4 15

0,1

11

5,2 15

2 18

5

11

0

2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 1 1 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 4 2 0 1 4 2 0 1 6 2 0 1 6

0 7 - J U N 0 3 - S E P 0 4 - S E P 0 5 - S E P 1 3 - O C T 2 6 - J U L 2 5 - J U L 0 9 - J U N 0 7 - J U L 0 9 - A G O 1 9 - J U L 2 7 - J U L

PR

EC

IPIT

AC

ION

(M

M)

FECHA/AÑO

PRECIPITACION DIARIA SUPERIOR A 1 0 0 M M -ESTACION

PATOYACO

75

Fuente. IDEAM

Esta zona tiene un comportamiento monomodal y se encuentra influenciada por las

corrientes conectivas que dispersan las lluvias desde la estribación de la cordillera

Precipitación Total en (mm)

AÑO ENE FEB MA ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUA

L 1985 139,

1

236 405,

7

329,

6

591,

6

207,

6

212,

1

273,

1

140,

9

2535,7

1987 326,

7

211,

8

477,

9

377,

4

523,

5

436 509,

8

217,

2

290,

3

133 234,

6

3738,2

1988 168,

1

337,

3

330,

2

341,

9

556 539,

8

405,

5

470,

3

408,

8

170,

8

288,

1

143,

8

4160,6

1989 239,

3

238,

2

297,

1

548,

5

604,

1

442,

3

454 476,

9

133,

9

283,

6

156,

5

101,

9

3976,3

1990 456,

2

185,

7

338,

2

328,

9

487,

7

605,

4

557,

5

315,

2

330,

9

278,

5

228,

6

251,

9

4364,7

1991 126,

9

338,

6

203 280,

4

444,

1

447,

5

436,

4

413,

3

310,

7

237 231,

7

112,

4

3582

1992 118,

7

122,

1

291 360,

2

279,

7

304,

1

507,

1

400 258,

1

217,

8

209,

2

131,

9

3199,9

1993 256,

9

270,

3

462,

5

437,

6

380,

1

404,

2

474,

4

381,

6

266,

9

188,

7

203,

2

299,

1

4025,5

1994 112,

7

195,

7

287,

1

523,

5

444,

3

540,

9

450,

4

407,

4

372,

7

279 262,

7

302,

4

4178,8

1995 76 55,2 223,

4

393,

7

539,

9

524,

8

339 194,

2

267,

4

180,

9

221,

7

213,

9

3230,1

1996 257,

1

334,

2

176,

7

365 462,

6

461,

2

214,

3

312,

1

193,

9

2777,1

1997 173,

4

378 372,

2

407 431 310,

3

322,

4

314 290,

3

306,

7

254,

1

187,

3

3746,7

1998 88,7 170,

3

186,

8

314,

2

473,

3

478,

6

376,

5

246 201,

7

163 360,

1

145,

3

3204,5

1999 300,

7

263,

3

144,

2

448,

8

348,

6

554,

9

390,

7

259,

1

344,

1

169,

5

202,

7

291,

9

3718,5

2000 286,

5

133,

2

173,

2

343,

6

693,

6

444,

8

391,

2

427,

9

192,

3

291,

2

235,

2

220,

6

3833,3

2001 177,

2

262,

1

190,

5

492,

5

370,

8

517,

1

323,

8

301 374,

4

173 87,4 117,

6

3387,4

2002 259,

3

184,

9

306 238 341,

5

398,

5

371,

8

322,

7

284,

1

204,

2

385,

6

117,

6

3414,2

2003 104,

7

129,

5

237,

4

399,

3

415,

6

363,

8

337,

8

346,

7

421,

9

274,

9

290,

1

303,

3

3625

2004 115 75 311,

7

317,

2

590,

8

641 519 264,

1

425 131,

6

261,

3

143,

8

3795,5

2005 300,

6

457,

1

286,

7

647,

3

417,

1

498,

9

420,

5

283,

6

269,

3

390,

5

264,

4

184,

6

4420,6

2006 279,

4

188,

3

298,

4

386,

8

610,

1

312 340,

4

251,

9

334 209 299,

2

376,

2

3885,7

2007 198 55,9 431,

5

317 471,

5

557,

6

394,

4

391,

4

389,

9

255,

8

184,

5

512,

2

4159,7

2008 215,

9

253,

7

130,

5

245,

8

384,

6

501,

4

385,

9

142,

5

334,

4

387 242,

1

167,

7

3391,5

2009 257,

9

266,

9

351,

5

470,

2

378 587,

7

600,

4

368 322 181,

1

208,

8

152,

6

4145,1

2010 44,1 239,

4

313,

4

362,

3

319,

7

472,

1

305,

9

271,

8

153,

1

239,

1

105,

6

174,

4

3000,9

2011 62,8 113,

9

206,

9

421,

5

419,

9

368,

6

462,

6

198,

3

339,

3

192 137,

6

470,

9

3394,3

2012 183,

1

350 627,

1

282,

4

320,

7

256,

4

490,

1

296,

4

204,

2

156,

7

162,

1

272,

2

3601,4

2013 104,

9

329,

2

342,

6

342,

7

517,

6

399,

8

636,

5

533,

7

261,

1

318,

5

254 124,

1

4164,7

2014 327,

9

219,

5

212,

8

461,

2

346,

2

506,

4

616,

6

342,

6

212,

1

325,

5

320,

6

150 4041,4

2015 353,

7

274,

2

357,

5

311,

7

425,

6

509,

7

438,

5

250,

2

142,

3

185,

5

250,

9

105,

3

3605,1

2016 225 317,

6

350,

7

409,

2

422,

2

650,

9

440,

6

241 307,

4

175,

4

333,

4

362,

5

4235,9

MED.

ANU

AL

3694,8

MEDI

OS

202,

4

235,

5

288,

4

381,

1,

435,

8

468,

7

431,

9

340,

4

285,

9

234,

9

237,

4

216,

3

MAXI

MOS

456,

2

457,

1

627,

1

647,

3

693,

6

650,

9

636,

5

591,

6

425 390,

5

385,

6

512,

2

693,6

MINI

MOS

44,1 55,2 130,

5

139,

1

236 256,

4

305,

9

142,

5

133,

9

131,

6

87,4 101,

9

44,1

76

oriental hacia la parte baja de la microcuenca en donde la presión atmosférica disminuye

ostensiblemente. (Calvache .2016)

Figura 13. Valores máximos mensuales de precipitación, por año Estación Acueducto

Mocoa

Fuente. El autor

Figura 14. Precipitación Total anual -Estación Acueducto Mocoa.

Fuente. El autor

La figura 14 muestra que la mayor precipitación acumulada (mm) se presentó en el año

de 1.988-1990-1993-1994-2005-2007-2009-2013-2014 y 2016 con precipitaciones

591,6

456,2

693,6

385,6425457,1

647,3

390,5

512,2

627,1 636,5650,9

0

200

400

600

800

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

Pre

cip

itac

ion (

mm

)

Meses y años de mayorprecipitacion

Valores maximos mensuales de precipitacion (mm)- Estacion Acueducto

Mocoa

1985 1990 2000 2002 2004 2005 2007 2012 2013 2016

25

35

,7

37

38

,2

41

60

,6

39

76

,3

43

64

,7

35

82

31

99

,9 40

25

,5

41

78

,8

32

30

,1

27

77

,1 37

46

,7

32

04

,5

37

18

,5

38

33

,3

33

87

,4

34

14

,2

36

25

37

95

,5

44

20

,6

38

85

,7

41

59

,7

33

91

,5 41

45

,1

30

00

,9

33

94

,3

36

01

,4

41

64

,7

40

41

,4

36

05

,1

Pre

cip

itac

ion

(m

m)

Años de observaciòn periodo 1985-2016

Prec ip i ta c io n to ta l a nua l (mm) dura nte e l per io do 1 9 8 5 -2 0 1 6 -

Esta c iò n Acueducto M o co a

77

superiores a los 4.000 mm, siendo el de mayor precipitación acumulada el año 2005. con

un total de 4.420.6 mm.


Acueducto Mocoa

AÑO ENE FEB MA

R

AB

R

MA

Y

JU

N

JU

L

AG

O

SEP OCT NOV DIC ANUA

L 1985 * 11 12 22 22 25 23 20 16 18 169

1987 25 24 27 26 24 24 24 21 22 18 26 261

1988 18 20 20 30 27 29 30 22 24 21 25 22 288

1989 23 23 29 30 29 26 24 26 25 24 18 277

1990 27 19 25 27 28 29 23 26 22 21 23 28 298

1991 19 19 20 26 27 28 27 28 23 21 22 23 283

1992 12 20 24 26 28 26 30 27 23 29 22 18 285

1993 24 27 29 28 27 27 25 26 23 22 23 24 305

1994 15 20 25 25 30 22 24 23 21 20 24 24 273

1995 13 6 18 22 26 27 24 19 17 17 19 19 227

1996 18 25 20 24 23 24 19 18 19 190

1997 22 22 21 24 29 18 24 23 16 19 20 22 260

1998 16 19 26 24 22 26 25 22 19 20 18 17 254

1999 25 22 23 29 26 25 28 16 18 12 11 18 253

2000 17 17 20 24 25 27 20 25 19 19 15 21 249

2001 16 16 20 19 25 23 25 19 14 11 14 16 218

2002 18 15 27 25 25 26 25 29 20 24 22 16 272

2003 13 16 18 26 26 24 19 21 20 16 18 23 240

2004 13 10 16 20 25 29 27 14 24 26 24 22 250

2005 22 23 28 24 25 26 25 19 20 24 20 27 283

2006 23 21 26 24 27 26 24 23 20 25 25 24 288

2007 20 7 22 22 19 23 18 24 23 17 19 25 239

2008 23 26 18 22 26 27 27 22 18 24 20 19 272

2009 28 27 24 28 26 28 27 24 21 22 22 23 300

2010 14 23 26 26 28 24 21 20 15 20 19 23 259

2011 15 22 18 27 27 27 28 19 18 17 17 25 260

2012 22 24 29 20 23 18 28 17 21 16 23 27 268

2013 22 23 28 24 29 27 28 25 21 23 18 25 293

2014 21 22 20 30 23 27 30 23 21 24 24 20 285

2015 25 19 25 24 26 27 27 23 14 18 24 25 277

2016 15 25 21 23 25 30 25 23 23 23 20 22 275

MED.ANUA

L

263

MEDIO 19 20 23 25 26 26 25 23 20 21 20 22

MAXIM 28 27 29 30 30 30 30 29 26 29 25 28 30

MINIM 12 6 16 11 12 18 18 14 14 11 11 16 6

Fuente. IDEAM

Según la figura 15 los años y meses que presentaron el mayor número de días de

precipitación durante el periodo 1985-2016, fueron el mes de abril de 1988 y 2014; mayo

de 1989 y 1994; junio de 2016, Julio de 1988, 1992 y 2014, con 30 días de precipitación.

78

Puede observase que los meses en que se presentó lluvia en todo el mes fueron abril de

1988 y 2014 y junio de 2016 con 30 días. Igualmente se destaca que el año con mayor

número de días con precipitación fue en 1993 con un total de 305 días. El año con menos

precipitación en la serie fue 1985 con 169 días.


Acueducto Mocoa

Fuente. El autor

La tabla 27 muestra que los mayores valores mensuales de precipitación en 24 horas,

superiores a 120 mm, entre 1985 y 2016, se registraron entre los meses de marzo, abril,

junio, agosto, octubre y diciembre, siendo el de mayor precipitación en 24 horas el mes

de agosto de 1985, con 168.3 mm

Tabla 27. Valores máximos mensuales de Precipitación (mm) en 24 horas. -Estación

Acueducto de Mocoa.

AÑO ENE FE

B

MA

R

ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUA

L 1985 * 56,1 56,3 118,

1

69,8 168,

3

26,9 49,6 82,6 42,1 168,3

1987 49,8 43,2 52,3 42,3 67,5 62,3 113,

3

33,2 71,5 21,1 37,4 113,3

1988 25,5 76,6 64 78,8 118 111,

4

44,6 87,5 33,3 81,2 34,5 118

1989 30 95 67,7 72,4 43,5 111,

5

97 30,5 57 27 28 111,5

1990 68,3 56,5 43,7 69 87,6 136 116 33,6 57 75,8 82,2 56,6 136

1991 27,5 88,6 31,9 30,6 66 46,5 55 57,1 91,3 41,6 83 22 91,3

1992 44 22 85,5 46 43,5 56,2 93,5 92 41 66,7 71 31 93,5

1993 74,7 47,9 95,6 82 55 85 107,

5

59 50 29,3 39,1 63,8 107,5

1994 24,8 44,5 74,8 96,8 91,2 118,

5

54 93,3 119,

5

49,5 49,4 83 119,5

1995 15,5 24,2 55,5 72 65,7 68 46 54,5 84 26,5 37,5 47,5 84

30 30

25

30

26

28

3029

27

2930

29

25

2827

2930 3030

22

24

26

28

30

32


Dia

s m

ensu

ales

de

pre

cip

itac

ion

Meses y años periodo 1985-2016

Años con maximo de dias de precipitacion mensual durante el periodo

1985-2016-Estacion Acueducto Mocoa

1988 1989 1990 1992 1993 1994 2002 2006 2009 2012 2014 2016

79

AÑO ENE FE

B

MA

R

ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC ANUA

L 1996 56,5 45 31 62,8 62,2 67,8 36 60,1 57,6 67,8

1997 20,2 70,9 61,1 120,

5

80 50,2 70,3 60,7 80,2 70 50,2 30,4 120,5

1998 10,7 30,6 20,7 40,4 80,6 70,5 100,

1

70,7 40,5 40,6 110,

3

34,7 110,3

1999 70,6 60,5 18 36,7 47,1 81,6 80 55 63,4 33,2 67,1 78,4 81,6

2000 50 27,7 20,7 43,2 80 61,2 76,4 123,

3

29,2 37,4 65,5 40 123,3

2001 35,3 54,1 24,3 90 65,5 70,2 65,9 93,8 94,9 32,9 21,8 18,1 94,9

2002 38,4 59,8 37,5 43,6 84,4 103,

4

58,6 48,9 51,1 48,8 49,3 18,1 103,4

2003 21,3 22,2 66,8 90 60 46 43,5 47 83,8 94,7 74,3 50,5 94,7

2004 18,7 21,5 83 51,8 107,

8

80 52,5 64,7 84,7 31,1 32,9 26 107,8

2005 68,5 91 65,5 60,4 67,5 103,

5

61,2 54 65,8 124,

7

49,5 32,7 124,7

2006 64,1 40,9 38,5 49,4 119,

5

52,3 58,8 56,9 87,5 53,5 81,1 72,5 119,5

2007 34,5 24,6 59 81 80 70,4 54 49 46,3 128,

4

128,4

2008 28,5 38,3 25 40,7 56,9 78 78 24,5 64,1 90,5 54 29 90,5

2009 33 45,8 37,7 76,8 64,6 86,5 72,8 86 37,3 46,7 66 38,5 86,5

2010 8,5 43 49,3 62,5 68 93,5 93 66 36,5 67 24,5 34,4 93,5

2011 13,8 18,6 56,2 58,6 59 50,3 100 45 74 68,5 26,5 94,2 100

2012 35 48 124 58 45 46 66 63 34,5 64 30 50 124

2013 22,7 51,5 59 66 62 53,5 94 118 50 73 75 21 118

2014 64 53,5 24,5 65 105 109 70 31 94,3 58 26,3 109

2015 84 45 52,5 70 58,5 53,5 39 32 29,5 13,5 84

2016 119,

5

49,7 75 58,5 53,2 56,7 92 57,1 55,6 49 71,3 98 119,5

MEDIA

ANUA

L

105,9

MED 41,7 46,5 53,8 62,5 70,4 75,5 75,5 72,3 59,0 56,1 55,4 46,4

MAX 119,

5

88,6 124 120,

5

119,

5

136 116 168,

3

119,

5

124,

7

110,

3

128,

4

168,3

MIN 8,5 18,6 18 30,6 35 43,5 43,5 24,5 26,9 26,5 21,1 13,5 8,5

Fuente IDEAM

Precipitación Máxima Probable (PMP) La precipitación máxima media, en la zona de

influencia de la estación Acueducto Mocoa en 24 horas es de 107.9 mm. Este promedio

tiene una desviación estándar que no supera los 20 mm e indica que está distribuido en

forma regular en toda la serie. Con los datos de la Tabla 28 se calculan los parámetros

de la distribución de Gumbel (Media. S. α. μ)

Tabla 28. Precipitación máxima (mm) mensual/ año, (cálculo de variables de distribución

de probabilidades de Gumbel). Estación Acueducto Mocoa.

No. AÑO Max precipitación ( Xi) (Xi- Ẋ) (Xi- Ẋ) 2

1 1985 Agosto 168,3 60,4 3648,5

2 1987 Agosto 113,3 5,4 29,2

3 1988 mayo 118 10,1 102,1

4 1989 julio 111,5 3,6 13,0

5 1990 junio 136 28,1 789,8

6 1991 septiembre 91,3 -16,6 275,5

7 1992 julio 93,5 -14,4 207,3

8 1993 julio 107,5 -0,4 0,2

9 1994 septiembre 119,5 11,6 134,6

10 1995 septiembre 84 -23,9 571,1

11 1996 junio 67,8 -40,1 1607,8

80

No. AÑO Max precipitación ( Xi) (Xi- Ẋ) (Xi- Ẋ) 2

12 1997 abril 120,5 12,6 158,8

13 1998 noviembre 110,3 2,4 5,8

14 1999 junio 81,6 -26,3 691,5

15 2000 Agosto 123,3 15,4 237,3

16 2001 septiembre 94,9 -13,0 168,9

17 2002 junio 103,4 -4,5 20,2

18 2003 octubre 94,7 -13,2 174,2

19 2004 mayo 107,8 -0,1 0,0

20 2005 octubre 124,7 16,8 282,3

21 2006 mayo 119,5 11,6 134,6

22 2007 diciembre 128,4 20,5 420,4

23 2008 octubre 90,5 -17,4 302,6

24 2009 junio 86,5 -21,4 457,8

25 2010 junio 93,5 -14,4 207,3

26 2011 julio 100 -7,9 62,4

27 2012 marzo 124 16,1 259,3

28 2013 Agosto 118 10,1 102,1

29 2014 julio 109 1,1 1,2

30 2015 Enero 84 -23,9 571,1

31 2016 Enero 119,5 11,6 134,6

Total 3344,8 11771,4

Promedio 107,9

Fuente. El autor

Media: Ẋ = Ʃ Xi / n = 107.9 mm

Varianza: S 2 = Ʃ (Xi- Ẋ) 2 / n-1 = 392.38

Desviación estándar: S = √ Ʃ (Xi- Ẋ) 2 / n-1 = ± 19.80 mm

α= √6 / π * S = 15.43

μ = Ẋ - 0.5772 *α = 98.99 mm. (Constante de Euler Macheroni=0.5772)

Dónde: α y μ (parámetros de distribución de Gumbel)

Modelo de Probabilidad de ocurrencia para la estación meteorológica Acueducto

Mocoa. La estación meteorológica Acueducto Mocoa por tener un registro durante 31

años, el cálculo de la probabilidad de ocurrencia, aumenta por tratarse de un periodo

relativamente largo. Se puede inferir que, a partir de 5 años de retorno, se registran

valores superiores a la media máxima en 24 horas, con una probabilidad del 80%.

Aplicando la ecuación de la recta ajustada se reemplaza

Y = αX + μ

Y = 15.43 mm * X + 98.99 mm

81

Tabla 29. Probabilidad de Ocurrencia de precipitación máxima-Estación Acueducto

Mocoa.

PERIODO

DE

RETORNO

VARIABLE

REDUCIDA

PRECIPITACIÓN

(MM)

PROBABILIDAD DE

OCURRENCIA (%)

1-1/T

CORRECCIÓN

INTERVALO FIJO

(*1.13)


2 0.367 104.65 50.00 118.25

5 1.500 122.13 80.00 138.0

10 2.250 133.70 90.00 151.08

25 3.199 148.35 96.00 167.63

50 3.902 159.19 98.00 179.88

75 4.311 165.50 98.67 187.01

100 4.600 169.96 99.00 192.05

500 6.214 194.87 99.80 220.20

Fuente. El autor

Nota. *YT (Variable reducida) es un índice que se calcula, proveniente de la fórmula de probabilidad de

Gumbel, P(x) = -ln (-ln (1-p) equivalente a la formula P(X) = 1-e-e-Y

Precipitaciones máximas para diferentes tiempos de duración -Estación

Meteorológica Acueducto Mocoa. En la tabla 30 se puede observar que las

precipitaciones máximas tienen una tendencia escalonada de variable fija de carácter

lineal entre los tiempos de retorno y la duración de la precipitación, es por ello que las

lluvias máximas se dan en forma progresiva desde las 3 horas de precipitación con 500

años de retorno que superan la lluvia de diseño, hasta las 18 horas de concentración y

2 años de retorno.

Para el diseño de obras civiles se recomienda adoptar como límite mínimo a partir de las

5 horas de concentración con 50 años de retorno.


caculo de intensidad de lluvia en diferentes duraciones

82


diferentes periodos de retorno. -Estación Acueducto Mocoa.

Fuente. El autor

Intensidades de precipitación en diferentes tiempos de duración y periodos de

retorno Estación Acueducto Mocoa.

Tabla 31. Intensidad de precipitación calculado para diferentes tiempos de duración y

periodos de retorno-Estación Acueducto Mocoa.

TIEMPO DE

DURACIÓN INTENSIDAD DE LLUVIA EN (MM/HR) SEGÚN EL PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

Horas Minutos 2 5 10 25 50 75 100 500

24 1440 4,93 5,75 6,30 6,98 7,50 7,79 8,00 9,18

18 1080 5,98 6,98 7,64 8,47 9,09 9,45 9,71 11,13

12 720 7,88 9,20 10,07 11,18 11,99 12,47 12,80 14,68

8 480 10,05 11,73 12,84 14,25 15,29 15,90 16,32 18,72

6 360 12,02 14,03 15,36 17,04 18,29 19,01 19,53 22,39

5 300 13,48 15,73 17,22 19,11 20,51 21,32 21,89 25,10

4 240 15,37 17,94 19,64 21,79 23,38 24,31 24,97 28,63

3 180 18,13 21,16 23,17 25,70 27,58 28,67 29,45 33,76

2 120 23,06 26,91 29,46 32,69 35,08 36,47 37,45 42,94

1 60 35,48 41,40 45,32 50,29 53,96 56,10 57,62 66,06

Fuente. El autor

Análisis de regresión para diferentes periodos de retorno. El objetivo es conocer el grado

de asociación que existe entre intensidad con la precipitación máxima y duración para

cada periodo de retorno.

Tiempo

de

Duración

Horas

Cociente

%

PMD diaria (mm) en función de diferentes tiempos de duración y

diferentes periodos de retorno.

2 5 10 25 50 75 100 500

24 h 100% 118.25 138.0 151.08 167.63 179.88 187.01 192.05 220.20

18 0.91 107,61 125,58 137,48 152,54 163,69 170,18 174,77 200,38

12 0.80 94,60 110,40 120,86 134,10 143,90 149,61 153,64 176,16

8 0.68 80,41 93,84 102,73 113,99 122,32 127,17 130,59 149,74

6 0.61 72,13 84,18 92,16 102,25 109,73 114,08 117,15 134,32

5 0.57 67,40 78,66 86,12 95,55 102,53 106,60 109,47 125,51

4 0.52 61,49 71,76 78,56 87,17 93,54 97,25 99,87 114,50

3 0.46 54,40 63,48 69,50 77,11 82,74 86,02 88,34 101,29

2 0.39 46,12 53,82 58,92 65,38 70,15 72,93 74,90 85,88

1 0.30 35,48 41,40 45,32 50,29 53,96 56,10 57,62 66,06

83

Tabla 32. Síntesis de regresión potencial de intensidades de precipitación -Estación

Acueducto Mocoa

Resumen de aplicación de regresión potencial

Periodo de retorno (años)

Termino constante de regresión (d)

Coeficiente de regresión (c)

Ecuación R2

2 446.86 -0.616 Y = 446.86X-

0.616 0.9995

5 521.53 -0.616 Y =521.53X-

0.616 0.9994

10 570.68 -0.616 Y = 570.68X-

0.616 0.9995

25 634.19 -0.617 Y = 634.19X-

0.617 0.9994

50 679.84 -0.616 Y = 679.84X-

0.616 0.9994

75 707.27 -0.616 Y = 707.27X-

0.616 0.9994

100 726.41 -0.616 Y = 726.41X-

0.616 0.9994

500 832.17 -0.616 Y = 832.17X-

0.616 0.9994

Promedio -0.616

Fuente. El autor

Se realiza una regresión de potencia entre los periodos de retorno (T) y termino constante

de regresión para obtener valores de la ecuación de intensidad: d = a * T b

Figura 16. Regresión de potencia entre periodo de retorno, y termino constante de

regresión.

Fuente. El autor

Intensidad, Tiempo de duración y Período de retorno Estación meteorológica

Acueducto Mocoa. Según la tabla 33 y la curva IDF, se evidencia que los valores de

intensidad de la precipitación son mayores cuando presentan una menor duración y a

446,86

521,53570,68

634,19679,84

707,27726,41

832,17

y = 432,81x0,1113

R² = 0,9825

0

200

400

600

800

1000

0 100 200 300 400 500 600Ter

min

o c

onst

ante

de

regre

sio

n


84

medida que aumenta el periodo de retorno, lo cual significa que la intensidad de la

precipitación presenta una tendencia decreciente con eventos de lluvia más prolongados

y que dichas intensidades son mayores cuando el intervalo de recurrencia (periodo de

retorno) son mayores.

Tabla 33. Intensidad, Tiempo de duración y periodo de retorno- Estación de Acueducto

Mocoa

Frecue

ncia

Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 173,4

7

113,1

9

88,17 73,85 64,37 57,53 52,32 48,1

9

44,8

1

42,0

0

39,6

0

37,5

4 5 192,1

0

125,3

4

97,64 81,78 71,28 63,71 57,94 53,3

6

49,6

3

46,5

1

43,8

6

41,5

7 10 207,5

1

135,3

9

105,4

7

88,34 77,00 68,82 62,58 57,6

4

53,6

1

50,2

4

47,3

7

44,9

0 25 229,7

9

149,9

3

116,7

9

97,83 85,26 76,20 69,30 63,8

3

59,3

6

55,6

3

52,4

6

49,7

2 50 248,2

1

161,9

5

126,1

6

105,6

7

92,10 82,32 74,86 68,9

5

64,1

2

60,0

9

56,6

7

53,7

1 75 259,6

7

169,4

3

131,9

8

110,5

5

96,35 86,12 78,32 72,1

3

67,0

8

62,8

7

59,2

8

56,1

9 100 268,1

2

174,9

4

136,2

8

114,1

5

99,49 88,92 80,86 74,4

8

69,2

7

64,9

1

61,2

1

58,0

2 500 320,7

2

209,2

6

163,0

1

136,5

4

119,0

0

106,3

6

96,73 89,0

9

82,8

5

77,6

5

73,2

2

69,4

0 Fuente. El autor

Figura 17. Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Estación Acueducto Mocoa

Fuente. El autor


extrapolación de Intensidad, para una duración y un periodo de retorno

2 y = 467.52 x -0.616

5 y = 517.72x-0.616

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

0 10 20 30 40 50 60 70

Inte

nsi

dad

(m

m/h

ora

)

Tiempo de duracion (minutos)

Curva Intensidad mm/hor-tiempo de retorno-Duracion

2 5 10 25 50 75 100 500

85

10 y = 559.24x-0.616

25 y = 619.28x -0616

50 y = 668.95x-0.616

75 y = 699.83x-616

100 y = 722.6x -0.616

500 y = 864.36 x-0.616

Precipitación diaria superior a 100 mm-Estación Acueducto Mocoa. Las mayores

precipitaciones diarias se presentaron en enero 6 de 1982 con 180 mm; el 2 de agosto

de 1985 con 168.3 mm; el 14 de junio de 2013 con 168mm; el 28 de marzo de 1982 con

159 mm; el 6 de mayo de 1983 con 140 mm; el 10 de junio de 1990 con 136 mm; el 22

de diciembre de 1982con 135 mm y el 31 de marzo de 2017 con 129.3 mm.

Tabla 34. Precipitación diaria superior a 100 mm. Estación Acueducto Mocoa.

Fecha Año Precip (mm) Fecha Año Precip (mm)

04-ene 1982 104 07-jun 1994 118,5

06-ene 1982 180 08-sep 1994 119,5

04-abr 1982 104 07-abr 1997 120,5

28-mar 1982 159 11-jul 1998 100,1

22-dic 1982 135 11-nov 1998 110,3

25-dic 1982 102 08-jun 2002 103,4

05-may 1983 130 18-may 2004 107,8

06-may 1983 140 02-jun 2005 103,5

24-may 1983 110 29-oct 2005 124,7

05-jun 1985 118,1 23-may 2006 119,5

02-ago 1985 168,3 14-jun 2007 168

30-ago 1987 113,3 22-dic 2007 128,4

07-may 1988 118 02-jul 2011 100

04-jun 1988 111,4 30-mar 2012 124

06-jul 1989 115,5 14-ago 2013 118

10-jun 1990 136 09-jun 2014 105

11-jul 1990 116 01-jul 2014 109

12-jul 1990 109 31-mar 2017 129,3

10-jul 1993 107,5

Fuente. IDEAM (2018)

86

Se puede observar que varias de estas precipitaciones son superiores a los datos de

precipitación diaria registrados durante el evento de flujos torrenciales del 31 de marzo

de 2017, que fue de 140.3 mm registrada en la estación Campucana y de 129.3 mm

registrada en la estación Acueducto Mocoa.

Figura 18. Precipitación diaria superior a 100 mm durante el periodo 1982-2017-

Estación Acueducto Mocoa.

Fuente. El autor

•Sin embargo, a pesar de ser superiores no se han presentado eventos torrenciales de

tal magnitud como el del 31 de marzo de 2017.

4.1.2.3. Estación Campucana. La Estación Campucana se encuentra ubicada a 3

kilómetros del casco urbano de Mocoa. sobre la Vereda Campucana, pertenece a la

10

4

18

0

10

4

15

9

13

5

10

2 13

0

14

0

11

0

11

8,1

16

8,3

11

3,3

11

8

11

1,4

11

5,5 13

6

11

6

10

9

10

7,5

11

8,5

11

9,5

1 9 8 2 1 9 8 2 1 9 8 2 1 9 8 2 1 9 8 2 1 9 8 2 1 9 8 3 1 9 8 3 1 9 8 3 1 9 8 5 1 9 8 5 1 9 8 7 1 9 8 8 1 9 8 8 1 9 8 9 1 9 9 0 1 9 9 0 1 9 9 0 1 9 9 3 1 9 9 4 1 9 9 4

0 4 -

E N E

0 6 -

E N E

0 4 -

A B R

2 8 -

M A R

2 2 -

D I C

2 5 -

D I C

0 5 -

M A Y

0 6 -

M A Y

2 4 -

M A Y

0 5 -

J U N

0 2 -

A G O

3 0 -

A G O

0 7 -

M A Y

0 4 -

J U N

0 6 -

J U L

1 0 -

J U N

1 1 -

J U L

1 2 -

J U L

1 0 -

J U L

0 7 -

J U N

0 8 -

S E P

Pre

cip

itac

ion

(m

m)

Fecha/año

Prec ip i ta c io n d ia r ia super io r a 1 0 0 mm -per io do 1 9 8 2 -1 9 9 4 -Esta c io n

Acueducto M o co a

12

0,5

10

0,1

11

0,3

10

3,4

10

7,8

10

3,5 12

4,7

11

9,5

16

8

12

8,4

10

0 12

4

11

8

10

5

10

9 12

9,3

1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 8 2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 7 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 4 2 0 1 7

0 7 -

A B R

1 1 -

J U L

1 1 -

N O V

0 8 -

J U N

1 8 -

M A Y

0 2 -

J U N

2 9 -

O C T

2 3 -

M A Y

1 4 -

J U N

2 2 -

D IC

0 2 -

J U L

3 0 -

M A R

1 4 -

A G O

0 9 -

J U N

0 1 -

J U L

3 1 -

M A R

Pre

cip

itac

ion

(m

m)

Fecha/año

Prec ip i ta c io n d ia r ia super io r a 1 0 0 mm -per io do 1 9 9 7 -2 0 1 7 -

Esta c io n Acueducto M o co a

87

vertiente de la quebrada La Taruca y se encuentra en el nacimiento de la Quebrada El

Conejo. La estación cuenta con un registro pluviométrico durante 38 años.

Tabla 35. Precipitación mensual (mm)-Estación Campucana

Datos de precipitación Total

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

L 1978 224 114 408 569 354 682 417 493 350 280 156 317 4364

1979 147 78 328 602 563 507,

1

547,

4

177,

5

240,

9

307,

3

245,

2

247,

6

3991

1981 165 315 308 475 456 498 519 278 352 325 283 218 4192

1982 191 192 291 487 693 411 339 344 152 335 3435

1983 128,

2

273,

3

280,

7

296,

2

361,

6

413,

9

310,

2

332,

8

269,

3

310,

9

344,

2

309,

6

3630,9

1984 233,

7

352,

5

274,

4

464 236,

1

282,

5

455 364,

8

300,

6

283,

2

307,

2

275,

3

3829,3

1985 256 130,

8

211,

5

235,

1

498,

1

808,

1

528,

2

497,

3

201,

4

193,

3

337,

9

164,

4

4062,1

1986 128,

2

127,

3

232,

7

280,

2

390,

5

484,

6

570,

6

243,

7

688,

1

578,

4

318,

6

156,

1

4199

1987 173,

1

59,9 271,

5

585,

8

622,

5

570,

5

548,

9

229,

4

266,

8

156,

2

169,

1

3653,7

1988 174,

1

248,

9

378,

8

404,

2

743,

8

705,

2

592,

5

503,

1

315,

1

150,

6

341,

2

182,

6

4740,1

1989 473,

7

219,

7

170,

4

455,

3

808,

5

532,

5

622,

5

496,

9

147,

9

384,

1

191,

8

106,

4

4609,7

1990 393 270,

3

328,

8

271,

9

617,

2

734,

6

639,

4

343,

4

369,

8

248,

5

211,

7

224,

1

4652,7

1991 230,

1

340,

7

145,

4

334,

3

378,

8

545,

2

499,

9

500,

6

386,

5

265 263,

6

256,

9

4147

1992 161,

2

162,

2

290,

9

302,

8

285,

6

367 721,

4

475,

6

283,

8

252 97,6 175,

3

3575,4

1993 163 374,

8

388,

7

393,

8

484,

4

524 534 415,

1

292,

8

186,

5

252,

6

259,

9

4269,6

1994 220,

1

189,

8

290,

6

478,

8

461 523,

7

571,

6

477,

2

308,

4

349,

4

243,

5

323,

4

4437,5

1995 123,

7

113,

1

209,

4

446,

7

499,

5

550,

8

415,

9

193,

9

278,

9

210,

8

236,

9

173,

7

3453,3

1996 195,

3

322,

5

171,

9

173,

5

532,

2

514,

3

650,

6

319 368,

5

283,

4

176 78,3 3785,5

1997 162,

8

228,

2

298,

9

497,

7

608,

7

409,

5

526,

5

414 205,

4

298,

2

229 99,9 3978,8

1998 90 247,

3

235,

2

428,

9

570,

5

635,

1

460,

7

223,

7

159,

7

239,

8

245,

4

132 3668,3

1999 296 263,

2

174,

7

697,

7

343,

4

483,

7

460,

1

394,

1

331,

3

174,

5

186,

5

236,

5

4041,7

2000 340,

9

212,

5

197,

9

339,

5

755,

2

413,

8

352,

9

424,

2

240,

4

313,

5

218,

1

271,

3

4080,2

2001 242,

4

194,

2

282 529,

7

380,

7

802,

7

500,

9

379,

9

340,

7

137,

7

100,

9

230,

2

4122

2002 172,

1

196,

3

369,

2

160,

6

408,

4

454,

7

383 330,

7

290,

7

194,

6

355 187,

4

3502,7

2003 97,3 184,

3

227,

1

363,

2

470,

4

229,

4

483,

3

446,

4

290,

6

327,

5

238,

6

376,

9

3735

2004 113,

5

117 271,

9

278,

4

618,

1

784,

9

545 437,

2

455,

6

218,

9

235,

1

145,

1

4220,7

2005 176,

9

341,

1

203,

9

652,

7

251,

5

443 460 265,

8

242 276,

1

261,

4

296,

6

3871

2006 300,

5

146,

5

292,

4

477,

7

689,

7

334,

3

411,

6

246,

3

298,

6

246,

7

89,4 65,1 3598,8

2007 100,

6

26,7 380,

5

239,

3

622,

5

795,

9

376,

1

470 288,

6

313,

9

191,

7

273,

4

4079,2

2008 281,

6

175,

3

111,

7

188,

3

490,

8

452,

4

350,

6

134,

1

333 224,

4

230,

9

179,

8

3152,9

2009 170,

5

297,

3

312,

3

454,

7

312,

2

620 622 392 243,

9

203,

7

187,

8

124,

5

3940,9

2010 72,9 214 317,

7

554,

6

356,

5

449,

7

389,

5

225,

7

308,

8

263,

6

170,

1

113,

2

3436,3

2011 124,

6

152,

9

204,

1

351,

1

585 375,

3

508,

5

228,

1

319,

2

107,

3

119,

8

528 3603,9

2012 291,

9

342 673 324,

5

411,

3

496,

9

543,

7

253 164,

6

132,

2

280,

5

3913,6

2013 97 310 311,

8

339,

5

645,

4

351,

3

717 577,

3

336,

8

255,

4

197,

1

213,

7

4352,3

2014 256,

1

158,

1

209,

7

458,

7

427,

5

513,

1

706,

6

342,

4

238,

1

455,

5

156,

9

254,

8

4177,5

2015 337,

8

244,

6

330,

3

359,

2

444,

9

842,

8

533 289,

3

229,

1

187,

2

274,

4

263,

6

4336,2

2016 203,

3

314,

7

367,

8

483,

7

589,

9

866,

5

522,

4

199,

4

389,

8

154,

6

427,

3

374,

3

4893,7

MEDIA

.

ANUA

L

4023,2

MEDIO 202,

9

221,

4

277,

4

397,

9

498,

2

538,

5

509,

4

362,

8

302,

1

260,

3

225,

3

226,

8

MAXI

M

473,

7

374,

8

673 697,

7

808,

5

866,

5

721,

4

577,

3

688,

1

578,

4

427,

3

528 866,5

MINIM 72,9 26,7 59,9 160,

6

236,

1

229,

4

310,

2

134,

1

147,

9

107,

3

89,4 65,1 26,7

Fuente IDEAM

88

El volumen de mayor recurrencia se produce en los meses de marzo a julio, presentando

un comportamiento mono-modal, y precisamente este fenómeno se debe a que la zona

de influencia de la unidad de medición se localiza sobre el piedemonte, donde las

corrientes de viento dispersan las lluvias hacia las zonas de intercambio más bajas y de

menor presión atmosférica. (Calvache .2016). La máxima precipitación se presentó en

junio de 2016 con 866.5 mm. El mes de menor precipitación se presentó en febrero de

2007 con 26.7 mm.

Figura 19. Valores máximos mensuales de precipitación/año-Estación Campucana

Fuente. El autor

Según la figura 20, los años con mayor precipitación acumulada que superan los 4.200

mm corresponden a 1978, 1988, 1989, 1990, 1993, 1994, 2004, 2013, 2015, 2016. El

año de mayor precipitación corresponde a 2016 con un total de 4893.7 mm.

Figura 20. Precipitación total anual (periodo 1978-2016)-Estacion Campucana

688,1578,4

473,7

808,5721,4

374,8

697,7

528

673577,3

866,5

427,3

0

200

400

600

800

1000


Pre

cip

itac

ion (

mm

)


Valores maximos mensuales de precipitacion (mm) por año. Estacion

Campucana

1986 1989 1992 1993 1999 2011 2012 2013 2016

89

Fuente. El autor

Según la tabla 36 los meses con mayor número de días de precipitación son enero, abril,

mayo, junio, julio y coincide con el periodo de máxima precipitación como son los meses

de abril, mayo, junio y julio que en comparación con las otras estaciones siempre estos

meses siguen siendo los más críticos.

Tabla 36. Máximo número de días mensuales de precipitación/año- -Estación

Campucana

Años Enero Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total

1978 14 12 20 28 23 25 27 20 21 20 16 22 248

1979 12 10 23 26 28 26 27 26 25 19 18 21 261

1981 11 24 17 24 25 24 26 20 19 13 20 21 244

1982 29 17 23 23 30 26 24 20 16 23 222

1983 19 20 22 23 23 25 29 25 28 23 25 27 289

1984 24 27 26 28 30 30 31 26 23 27 20 22 314

1985 22 18 14 19 27 27 24 19 22 20 22 25 259

1986 19 19 16 24 22 28 25 28 28 28 12 15 264

1987 19 7 18 27 25 24 28 26 29 24 23 250

1988 20 21 22 30 27 27 30 27 27 21 26 28 306

1989 30 21 23 28 31 29 28 27 28 24 23 18 310

1990 26 23 24 27 28 28 27 25 23 25 17 25 298

1991 22 22 25 25 30 29 30 28 25 25 26 22 309

1992 15 19 21 27 28 28 29 27 26 27 21 25 293

1993 27 24 29 25 28 26 27 26 25 27 24 23 311

1994 20 17 28 28 30 26 29 26 24 23 25 24 300

1995 20 11 23 23 31 26 24 22 21 20 22 19 262

1996 21 25 19 21 26 27 26 22 21 20 18 19 265

1997 21 22 21 27 31 21 27 22 18 18 25 18 271

1998 22 20 29 25 25 27 26 25 15 19 19 19 271

1999 28 25 25 29 24 25 28 17 24 16 13 15 269

2000 17 19 19 28 30 27 25 27 25 24 20 22 283

43

64

39

91

41

92

34

35

36

30

,9

38

29

,3

40

62

,1

41

99

36

53

,7

47

40

,1

46

09

,7

46

52

,7

41

47

35

75

,4 42

69

,6

44

37

,5

34

53

,3

37

85

,5

39

78

,8

36

68

,3

40

41

,7

40

80

,2

41

22

35

02

,7

37

35 42

20

,7

38

71

35

98

,8

40

79

,2

31

52

,9 39

40

,9

34

36

,3

36

03

,9

39

13

,6

43

52

,3

41

77

,5

43

36

,2

48

93

,7

19

78

19

79

19

81

19

82

19

83

19

84

19

85

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

94

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16Pre

cip

itac

ion a

cum

ula

da

en (

mm

)

Años de observacion periodo 1978-2016

90

Años Enero Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Total

2001 19 15 17 23 26 25 28 21 21 16 18 17 246

2002 14 15 25 24 27 28 25 29 19 21 21 15 263

2003 11 20 23 25 29 22 23 24 20 18 18 19 255

2004 17 9 16 25 29 27 24 21 22 16 22 20 242

2005 27 20 16 26 17 20 21 17 18 16 23 23 234

2006 20 16 27 27 29 27 26 21 16 18 18 21 273

2007 23 6 25 14 26 28 23 25 20 23 18 20 248

2008 20 19 18 19 28 22 23 17 17 17 16 18 237

2009 20 22 25 26 20 26 24 23 19 19 17 20 261

2010 12 16 22 25 19 23 17 17 18 22 18 14 223

2011 12 16 18 25 23 23 26 20 18 15 15 27 238

2012 17 24 15 23 23 24 29 22 12 14 17 230

2013 17 20 19 29 25 28 26 18 19 18 22 241

2014 19 17 20 25 26 26 26 23 21 24 18 24 269

2015 25 19 25 28 29 27 27 24 20 14 21 22 281

2016 16 24 21 24 26 30 26 22 18 19 23 17 266

2017 20 15 26 61

Media

Anual

269

Medio 19 19 22 25 27 26 26 23 22 20 20 21

Máximo 30 27 29 30 31 30 31 29 28 29 26 28 31.0

mínimo 11 6 7 14 17 20 17 17 15 12 12 14 6.0

Fuente. IDEAM


Campucana

Fuente. El autor

La grafica muestra que los años con mayor número de días de precipitación fueron mayo

de 1989 y 1997 con 31 días, igualmente julio de 1984. Por otra parte, los meses con 30

días de precipitación fueron junio de 1984, abril de 1988, enero de 1989 y junio de 2016.

28

27

30 31

2930

26 2

830 31

28

26

21

31

2930

E N E R O F E B M A R A B R M A Y J U N J U L A G O S E P O C T N O V D IC

Dia

s d

e p

reci

pit

acio

n m

ensu

al

Meses y años con mayor numero de dias de precipitacion

1983 1984 1987 1988 1989 1991 1992 1997 2002 2016

91

Tabla 37. Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas. Estación

Campucana

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

L 1978 35.0 48.0 64.0 66.0 60.0 103.0 55.0 132.0 73.0 67.0 39.0 93.0 132.0

1979 65.0 27.0 85.0 66.0 116.0 62.4 117.

7

26.4 43.0 113.1 75.1 51.5 117.7

1981 44.0 56.0 99.0 88.0 90.0 69.0 59.0 86.0 44.0 91.0 69.0 36.0 99.0

1982 39.0 34.0 100.0 93.0 99.0 79.0 53.0 57.0 24.0 100.

0

100.0

1983 24.0 56.8 61.7 50.8 100.7 71.2 59.6 31.5 49.8 69.9 46.6 89.5 100.7

1984 62.1 56.3 65.5 88.8 42.0 56.9 79.7 74.0 60.6 66.0 89.4 85.1 89.4

1985 68.5 32.0 43.6 102.2 89.6 129.5 126.

6

124.5 35.2 54.0 90.0 31.2 129.5

1986 26.2 55.3 33.5 50.2 60.0 78.6 45.0 63.9 81.1 90.0 23.1 90.0

1987 39.0 14.2 67.5 89.9 108.5 85.0 94.5 35.3 55.0 30.3 30.3 108.5

1988 39.0 48.2 62.5 76.6 105.0 155.3 59.3 88.7 55.5 20.2 55.4 33.3 155.3

1989 128.

6

34.3 45.4 71.5 94.6 60.5 158.

5

63.3 27.8 60.1 35.9 44.9 158.5

1990 121.

2

72.9 57.9 27.3 127.4 101.5 136.

7

56.3 82.9 77.0 54.5 35.9 136.7

1991 66.0 111.

8

28.0 36.3 51.7 72.9 57.0 77.1 107.

2

57.2 71.4 64.0 111.8

1992 64.3 30.5 40.3 34.8 31.6 57.9 122.

8

103.2 58.0 86.5 43.1 26.6 122.8

1993 46.0 56.5 64.4 69.2 120.2 95.3 80.7 75.9 56.8 34.6 53.5 42.3 120.2

1994 70.3 54.6 56.7 68.2 88.2 66.3 115.

2

110.5 57.0 98.5 42.7 93.5 115.2

1995 39.6 43.2 62.5 81.7 48.4 76.2 48.4 38.2 82.8 37.3 51.7 53.0 82.8

1996 33.5 97.3 44.8 47.5 71.5 64.6 52.8 90.8 58.0 77.6 55.8 22.8 97.3

1997 32.3 39.5 48.2 91.5 126.0 64.5 94.0 71.8 33.2 57.3 47.4 22.0 126.0

1998 17.4 36.5 27.0 79.0 98.0 82.3 65.0 29.4 28.0 30.9 43.5 25.0 98.0

1999 45.3 42.0 27.0 52.0 38.0 65.0 64.5 76.0 53.3 31.5 52.0 51.4 76.0

2000 101.

5

50.5 69.7 27.7 90.8 54.5 53.0 111.8 30.0 56.0 70.0 56.0 111.8

2001 59.6 40.0 42.0 96.0 48.0 115.0 116.

0

101.8 77.0 44.0 23.6 41.0 116.0

2002 29.5 51.6 92.0 30.6 86.6 100.0 46.0 53.4 50.5 39.6 69.5 40.0 100.0

2003 36.8 53.0 67.5 99.5 54.0 36.0 62.0 69.0 79.0 130.0 68.0 92.0 130.0

2004 33.0 56.6 55.3 67.6 90.7 95.0 67.3 83.0 50.3 49.6 56.3 32.0 95.0

2005 48.5 79.3 60.5 85.3 86.3 129.6 57.3 52.3 52.3 106. 38.4 45.0 129.6

2006 67.0 33.4 33.0 80.5 120.3 33.0 84.0 37.4 62.1 35.2 14.5 10.0 120.3

2007 34.2 12.0 48.0 111.7 88.4 62.2 62.1 65.7 48.5 36.7 76.4 111.7

2008 69.3 30.3 20.2 68.8 130.7 85.5 62.7 29.4 101.

6

50.8 92.8 34.5 130.7

2009 32.4 72.3 40.3 58.3 44.7 124.7 101.

8

72.0 42.5 56.8 39.5 44.6 124.7

2010 19.0 40.0 41.6 94.9 62.6 50.7 110.

0

45.2 93.5 51.5 27.3 33.2 110.0

2011 23.5 34.8 46.3 31.5 121.4 38.0 72.4 38.0 66.2 26.3 23.4 60.2 121.4

2012 46.5 60.0 130.0 51.3 41.2 130.0 73.8 39.5 52.1 24.7 44.4 130.0

2013 20.4 51.9 48.7 78.3 46.7 113.

0

83.6 78.4 54.8 34.0 46.8 113.0

2014 60.7 46.9 54.4 97.0 69.4 74.0 133.

2

51.6 27.4 87.8 34.7 33.4 133.2

2015 86.5 34.4 37.8 37.0 48.0 113.1 61.5 48.5 58.8 33.4 33.6 68.0 113.1

2016 73.5 60.0 40.5 75.2 70.7 94.0 88.0 51.5 68.1 31.2 89.1 117.

9

117.9

MEDIO 52.0 49.0 57.0 66.5 81.4 81.8 82.5 68.7 58.1 60.0 51.0 50.8 63.2

MAXI

M

128.

6

111.

8

130.3 102.2 130.7 155.3 158.

5

132.0 107.

2

130.0 92.8 117.

9

158.5

MINIM 17.4 12.0 14.2 27.3 31.6 33.0 46.0 26.4 27.4 20.2 14.5 10.0 10.0

Fuente. IDEAM

92

Figura 22. Valores máximos mensuales de precipitación en 24 horas. Estación

meteorológica Campucana.

Fuente. El autor

Los máximos valores mensuales de precipitación en 24 horas se registraron en junio de

1988 con 155.3 mm y julio de 1989 con 158.5, pero se puede inferir que la mayor

precipitación se da entre abril y septiembre. Las lluvias de mayor intensidad en 24 horas

se registran durante los meses de marzo, mayo, junio, Julio y agosto, con precipitaciones

superiores a los 130 mm, mientras que los promedios mensuales más altos se registran

en los meses de junio y Julio.

Precipitación máxima probable (PMP). La precipitación máxima mensual, según

datos registrados y procesados de la estación meteorológica de Campucana, presentan

una precipitación máxima promedio de 115.15 mm. Además, en los 38 años de

información pluviométrica, este promedio se conserva distribuida regularmente en toda

la serie.


distribución de probabilidades de Gumbel. Estación Canpucana.

No. AÑO Meses de

Max

precipitación

Precip.

(mm)

(Xi- Ẋ) (Xi- Ẋ) 2 ( Xi)

1 1978 Agosto 132.00 16.85 283.83

2 1979 Julio 117.70 2.55 6.49

3 1981 Marzo 99.00 -16.15 260.91

13

2

10

2,2

15

5,3

12

8,6 1

58

,5

11

1,8

10

7,2 1

30

13

0,7

92

,8

13

0,3

11

7,9

E N E F E B M A R A B R M A Y J U N J U L A G O S E P O C T N O V D IC

Pre

cip

itac

ion

(m

m)


1978 1985 1988 1989 1991 2003 2008 2012 2016

93

No. AÑO Meses de

Max

precipitación

Precip.

(mm)

(Xi- Ẋ) (Xi- Ẋ) 2 ( Xi)

4 1982 Diciembre 100.00 -15.15 229.60

5 1983 Mayo 100.70 -14.45 208.88

6 1984 Noviembre 89.40 -25.75 663.20

7 1985 Junio 129.50 14.35 205.85

8 1986 Noviembre 90.00 -25.15 632.65

9 1987 Junio 108.50 -6.65 44.26

10 1988 Junio 155.30 40.15 1611.81

11 1989 Julio 158.50 43.35 1878.99

12 1990 Julio 136.70 21.55 464.29

13 1991 Febrero 111.80 -3.35 11.24

14 1992 Julio 122.80 7.65 58.48

15 1993 Mayo 120.20 5.05 25.48

16 1994 Julio 115.20 0.05 0.00

17 1995 Septiembre 82.80 -32.35 1046.69

18 1996 Febrero 97.30 -17.85 318.72

19 1997 Mayo 126.00 10.85 117.67

20 1998 Mayo 98.00 -17.15 294.21

21 1999 Agosto 76.00 -39.15 1532.93

22 2000 Agosto 111.80 -3.35 11.24

23 2001 Julio 116.00 0.85 0.72

24 2002 Junio 100.00 -15.15 229.60

25 2003 Octubre 130.00 14.85 220.44

26 2004 Junio 95.00 -20.15 406.13

27 2005 Junio 129.60 14.45 208.73

28 2006 Mayo 120.30 5.15 26.50

29 2007 Mayo 111.70 -3.45 11.92

30 2008 Mayo 130.70 15.55 241.72

31 2009 Junio 124.70 9.55 91.15

32 2010 Julio 110.00 -5.15 26.55

33 2011 Mayo 121.40 6.25 39.03

34 2012 Marzo 130.00 14.85 220.44

35 2013 Julio 113.00 -2.15 4.63

36 2014 Julio 133.20 18.05 325.71

37 2015 Junio 113.10 -2.05 4.21

38 2016 Diciembre 117.9 2.75 7.55

Total 4375.8 11972.45

Fuente. El autor

Media: Ẋ = Ʃ Xi / n = 115.15 mm

Varianza: S 2 = Ʃ (Xi- Ẋ) 2 / n-1 = 323.58

Desviación estándar: S = √ Ʃ (Xi- Ẋ) 2 / n-1 = ±17.98 mm

94

α= √6 / π * S = 14.01 mm

μ = Ẋ - 0.5772 *α = 107.06 mm. (Constante de Euler Macheroni =0.5772)

Dónde: α y μ (parámetros de distribución de Gumbel)

La precipitación media máxima en 24 horas para la zona de influencia de la estación es

de es de 107.06 mm con una media de 115.15 mm y una desviación de ± 17.98 mm

Modelo de Probabilidad de ocurrencia para la estación meteorológica Campucana.

La estación meteorológica de Campucana por tener un registro de 38 años, el cálculo de

la probabilidad de ocurrencia. aumenta por tratarse de un periodo relativamente largo.

Igualmente se puede inferir que, a partir del segundo año de retorno, se registran valores

superiores a la media máxima en 24 horas, con una probabilidad del 50%. A partir del 5

año de retorno, la intensidad de precipitación aumenta significativamente y por ende la

probabilidad de ocurrencia aumenta Para dichos cálculos se utilizaron los parámetros de

la distribución de Gumbel.

Aplicando la ecuación de la recta ajustada se reemplaza

Y = αX + μ

Y = 14.01 mm * X + 107.06 mm

YT (Variable reducida) es un índice que se calcula, proveniente de la fórmula de

probabilidad de Gumbel P(x) = -ln (-ln (1-p) equivalente a la formula P(X) = 1-e-e-Y

95

Tabla 39. Modelo de probabilidad de Ocurrencia de precipitación máxima -estación

Campucana.

PERIODO DE

RETORNO

VARIABLE

REDUCIDA

PRECIPITACIÓN

(MM)

Y = 14.01 mm * X +

107.06 mm

PROBABILIDAD

DE OCURRENCIA

(%) -1-1/T

CORRECCIÓN

INTERVALO FIJO

(*1.13)


2 0.367 112.20 50.00 126.78

5 1.500 128.07 80.00 144.71

10 2.250 138.58 90.00 156.59

25 3.199 151.87 96.00 171.61

50 3.902 161.72 98.00 182.74

75 4.311 167.45 98.67 189.21

100 4.600 171.51 99.00 193.80

500 6.214 194.12 99.80 219.35

Fuente. El autor

Precipitaciones máximas para diferentes tiempos de duración -Estación

Meteorológica Campucana. En la tabla 40, según las proyecciones realizadas se

determina que las precipitaciones superiores a las 4 horas promedio de duración para un

periodo de retorno de 500 años; superan el valor de la lluvia de diseño y continua en

forma escalonada hasta las 18 de duración y 2 años de retorno. Mientras que por debajo

de las 4 horas de duración en ningún periodo de retorno se supera la lluvia de diseño.


caculo de intensidad de lluvia en diferentes duraciones.

Tabla 40. Valores de Precipitación máxima probable diaria, en función del tiempo de

duración y diferentes periodos de retorno- Estación Campucana.

Tiempo de

Duración

Horas

Cocient

e

%

PM diaria (mm) en función de diferentes tiempos de duración y

diferentes periodos de retorno Vs Periodo de retorno.

2 5 10 25 50 75 100 500

24 h 100% 126.78 144.71 156.59 171.61 182.74 189.21 193.80 219.35

18 0.91 115.37 131.69 142.50 156.17 166.29 172.18 176.36 199.61

12 0.80 101.42 115.77 125.27 137.29 146.19 151.37 155.04 175.48

8 0.68 86.21 98.40 106.48 116.69 124.26 128.66 131.78 149.16

6 0.61 77.34 88.27 95.52 104.68 111.47 115.42 118.22 133.80

5 0.57 72.26 82.48 89.26 97.82 104.16 107.85 110.47 125.03

96

Fuente. El autor

Intensidades de precipitación en diferentes tiempos y periodos de retorno. Se puede

determinar que según los datos de la siguiente tabla los valores calculados para

intensidad de precipitación en diferentes periodos de retorno, en la Estación Campucana,

en ningún periodo de retorno y tiempos de concentración puntuales superan el valor

máximo de precipitación de 24 horas (107.06 mm).

Tabla 41. Intensidad de precipitación calculado para diferentes periodos de retorno-

Estación de Campucana.

TIEMPO DE DURACIÓN

INTENSIDAD E LLUVIA EN (MM/HR) SEGÚN EL PERIODO DE RETORNO (AÑOS)

Horas Minutos 2 5 10 25 50 75 100 500

24 1440 5.28 6.03 6.52 7.15 7.61 7.88 8.08 9.14

18 1080 6.41 7.32 7.92 8.68 9.24 9.57 9.80 11.09

12 720 8.45 9.65 10.44 11.44 12.18 12.61 12.92 14.62

8 480 10.78 12.30 13.31 14.59 15.53 16.08 16.47 18.65

6 360 12.89 14.71 15.92 17.45 18.58 19.24 19.70 22.30

5 300 14.45 16.50 17.85 19.56 20.83 21.57 22.09 25.01

4 240 16.48 18.81 20.36 22.31 23.76 24.60 25.20 28.52

3 180 19.44 22.19 24.01 26.31 28.02 29.01 29.72 33.63

2 120 24.72 28.22 30.54 33.47 35.64 36.90 37.79 42.78

1 60 38.03 43.41 46.98 51.48 54.82 56.76 58.14 65.81

Fuente. El autor

Según los datos de la tabla anterior se deduce que la lluvia de diseño en la zona de la

estación se encuentra asociada a valores acumulativos en diferentes concentraciones.

A partir de las 3 horas de concentración de las lluvias acumuladas, se supera los valores

máximos de precipitación y esto se da en el periodo de retorno de 50 años. A partir de

esta tabla se construyen las curvas de intensidad-Duración y Frecuencia (IDF) y los

cálculos de regresión en los diferentes tiempos de diseño.

4 0.52 65.93 75.25 81.43 89.24 95.02 98.39 100.78 114.06

3 0.46 58.32 66.57 72.03 78.94 84.06 87.04 89.15 100.90

2 0.39 49.44 56.44 61.07 66.93 71.27 73.79 75.58 85.55

1 0.30 38.03 43.41 46.98 51.48 54.82 56.76 58.14 65.81

97

Análisis de regresión para diferentes periodos de retorno. El objetivo es conocer el grado

de asociación que existe entre intensidad con la precipitación máxima y concentración

para cada periodo de retorno.

Tabla 42. Resumen de regresión potencial de intensidades de precipitación -Estación

Campucana.

Resumen de aplicación de regresión potencial

Periodo de

retorno (años)

Termino constante

de regresión (d)

Coeficiente de

regresión (c)

Ecuación R2

2 479.37 0.616 Y = 479.37X-0.616 0.9994

5 546.76 0.616 Y =546.76X-0.616 0.9994

10 592.3 0.616 Y = 592.3X-0.616 0.9994

25 648.59 0.616 Y = 648.59X-0.616 0.9994

50 691.27 0.616 Y = 691.27X-0.616 0.9994

75 715.52 0.616 Y = 715.52X-0.616 0.9994

100 732.24 0.616 Y = 732.24X-0.616 0.9995

500 829.44 0.616 Y = 829.44X-0.616 0.9994

Promedio 684.09 0.616

Fuente. El autor

Se realiza una regresión de potencia entre los periodos de retorno (T) y el termino

constante de regresión para obtener valores de la ecuación: intensidad d = a * T b

Por remplazando en la ecuación (Bernard. I = a * T b / t c

Se tiene. I = 464.32 * T 0.0982 / t 0.616

98

Figura 23. Regresión de potencia entre periodo de retorno y Termino constante de

regresión.

Fuente el autor

Intensidad, Tiempo de duración y Período de retorno Estación meteorológica

Campucana. En la tabla puede observarse que a medida que aumenta el periodo de

retorno y aumenta el tiempo de duración, la intensidad de la precipitación disminuye

proporcionalmente

Según la tabla 43 y la curva IDF, los valores de intensidad de la precipitación son

mayores cuando presentan una menor duración y a medida que aumenta el periodo de

retorno, lo cual significa que la intensidad de la precipitación presenta una tendencia

decreciente con eventos de lluvia más prolongados y que dichas intensidades son

mayores cuando el intervalo de recurrencia (periodo de retorno) son mayores

Tabla 43. Intensidad, Tiempo de duración y Tiempo de retorno, Estación de Campucana

P.Retorn Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 184.42 120.33 93.73 78.51 68.43 61.16 55.62 51.22 47.64 44.64 42.10 39.90

5 201.78 131.66 102.56 85.90 74.87 66.91 60.85 56.05 52.13 48.85 46.10 43.66

10 215.99 140.93 109.78 91.95 80.14 71.63 65.14 59.99 55.80 52.29 49.31 46.74

25 236.33 154.20 120.12 100.61 87.69 78.38 71.27 65.64 61.05 57.21 53.95 51.14

50 252.98 165.06 128.58 107.70 93.86 83.89 76.29 70.27 65.35 61.24 57.756 54.74

75 263.25 171.77 133.81 112.07 97.68 87.30 79.39 73.13 68.01 63.73 60.10 56.96

100 270.80 176.69 137.64 115.28 100.48 89.80 81.57 75.22 69.96 69.96 61.82 58.60

479,37546,76592,3

648,59691,27715,52732,24

829,44

y = 464,32x0,0982

R² = 0,9855

0

200

400

600

800

1000

0 100 200 300 400 500 600

Ter

min

o c

onst

ante

de

regre

siò

n


Regresiòn de potencia entre periodo de retorno (T) y tèrmino constante de

regresiòn (d)

99

P.Retorn Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

500 317.16 206.94 161.20 135.02 117.68 105.18 95.65 88.10 81.94 76.79 72.41 68.63

Fuente. El autor

Figura 24. Curva de Intensidad-Tiempo de retorno-Estación Campucana

Fuente. El autor


extrapolación de Intensidad, para una duración y un periodo de retorno.

2 y = 184.43 x -0.616

5 y = 201.78x-0.616

10 y = 215.99x-0.616

25 y = 236.34x -0616

50 y = 252.23x-0.616

75 y = 263.26x-0.616

100 y = 268.23x -0.605

500 y = 317.15 x-0.616

Precipitación diaria superior a 100 mm-Estación Campucana. Las mayores

precipitaciones diarias durante los 19 años de registros, se presentó el 31 de marzo de

2017 con 140.3 mm que coincide con el evento de flujos torrenciales ocurrido el 31 de

marzo de 2017, que dio origen a un desbordamiento de gran magnitud con pérdidas de

gran parte de la infraestructura física de la ciudad de Mocoa. Sin embargo, existen

precipitaciones diarias muy próximas al dato registrado el 31 de marzo, pero que no han

0

100

200

300

400

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50Inte

nsi

dad

(m

m/h

ora

)

Tiempo de duracion (minutos)

Curva- Intensidad (mm/hora)-Tiempo de retorno- Duraciòn

2 5 10 25 50 75 100 500

100

sido causantes de eventos de gran magnitud como: el 29 de junio de 1990 con 136.7

mm; el 2 de julio de 2014 con 133.2 mm y el 30 de marzo y 9 de junio de 2012 con 130

mm.

Tabla 44. Precipitación diaria superior a 100 mm- Estación Campucana

Fecha Año Precip. (mm) Fecha Año Precip. (mm)

10-jun 1990 101,5 02-jun 2005 129,6

29-jun 1990 136,7 29-oct 2005 106,5

22-feb 1991 111,8 23-may 2006 120,3

09-sep 1991 105 15-abr 2007 110

10-sep 1991 107,2 10-may 2007 111,7

08-jul 1982 122,8 21-sep 2008 101,6

05-ago 1982 103,2 03-jun 2009 124,7

02-may 1993 120,2 17-jul 2010 110

10-jul 1994 115,2 03-may 2011 121,4

11-ago 1994 110,5 30-mar 2012 130

14-ago 2000 111,8 09-jun 2012 130

27-jun 2001 115 24-jul 2013 113

29-jul 2001 116 02-jul 2014 133,2

21-ago 2001 101,8 25-jun 2015 107,5

08-jun 2002 100 30-dic 2016 117,9

13-oct 2003 113 31-mar 2017 140,3

29-abr 2017 128,7

Fuente. El autor

101

Figura 25. Precipitación diaria superior a 100 mm, periodo 1990-2017- Estación

Campucana

Fuente. El autor

4.1.2.4 Calculo de precipitación media de la microcuenca Mulato según áreas

ponderadas (polígonos de Thiessen). Una vez obtenida las áreas correspondientes a

cada pluviómetro dentro de la microcuenca, se calculó el ponderador de área para

determinar la precipitación media de la microcuenca. El ponderador de área se calculó

como el cociente entre el área asociada a cada pluviómetro y el área total de la

microcuenca. La precipitación ponderada, se obtuvo al multiplicar la precipitación medida

en cada pluviómetro y al factor ponderador de área.

10

1,5

13

6,7

11

1,8

10

5

10

7,2 12

2,8

10

3,2 12

0,2

11

5,2

11

0,5

11

1,8

11

5

11

6

10

1,8

10

0 11

3 12

9,6

10

6,5

1 9 9 0 1 9 9 0 1 9 9 1 1 9 9 1 1 9 9 1 1 9 8 2 1 9 8 2 1 9 9 3 1 9 9 4 1 9 9 4 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 5 2 0 0 5

1 0 -

J U N

2 9 -

J U N

2 2 -

F E B

0 9 -

S E P

1 0 -

S E P

0 8 -

J U L

0 5 -

A G O

0 2 -

M A Y

1 0 -

J U L

1 1 -

A G O

1 4 -

A G O

2 7 -

J U N

2 9 -

J U L

2 1 -

A G O

0 8 -

J U N

1 3 -

O C T

0 2 -

J U N

2 9 -

O C T

TPR

ECIP

ITA

CIO

N (

MM

)

FECHA/MES

PRECIPITACION DIARIA SUPERIOR A 1 0 0 M M -PERIODO 1 9 9 0 -

2 0 0 5 -ESTACION CAM PUCANA

10

6,5

12

0,3

11

0

11

1,7

10

1,6 1

24

,7

11

0 12

1,4

13

0

13

0

11

3 13

3,2

10

7,5

11

7,9 1

40

,3

12

8,7

2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 7

2 9 -

O C T

2 3 -

M A Y

1 5 -

A B R

1 0 -

M A Y

2 1 -

S E P

0 3 -

J U N

1 7 -

J U L

0 3 -

M A Y

3 0 -

M A R

0 9 -

J U N

2 4 -

J U L

0 2 -

J U L

2 5 -

J U N

3 0 -

D IC

3 1 -

M A R

2 9 -

A B R

Pre

cip

itac

ion

(m

m)

Fecha/año

P r e c i p i t a c i o n d i a r i a s u p e r i o r a 1 0 0 m m - p e r i o d o 2 0 0 6 - 2 0 1 7 - Es t a c i o n C a m p u c a n a

102

Tabla 45. Calculo de la precipitación media de la microcuenca según el área

correspondiente a cada pluviómetro (polígonos de Thiessen)

Pluviómetro Precipitación

media (mm) Área (Has)

Ponderador de

área

Precipitación

ponderada (mm)

1 .Patoyaco 3675 584.5 0.33 1212.75

2 .Acueducto Mocoa 3694,8 575.11 0,32 1182.33

3.Campucana 4023,2 586.39 0.33 1327.65

SUMA 1746 3722.73

Fuente. El autor

4.1.2.5 Tiempo de Concentración de la microcuenca Rio Mulato. Es el tiempo requerido

por una gota para recorrer desde el punto hidráulicamente más lejano hasta la salida de

la cuenca. Se aplicó las siguientes fórmulas.

Tabla 46. Tiempos de concentración entre diferentes métodos

Método

Formula Tiempo de concentración

Tiempo de concentración (decimal)

Hora Minutos

Kirpich

Tc = 0.01947.L 0.77 . S -0.385 1 3 1.05

California Culverts Practice

Tc = 0.0195 [ L3/H ] 0.385 1 4 1.06

Passini

Tc= a*(SL)1/3 /i 0.5 (0.04≤a≤0.13) 1 18 1.26

Giandotti

Tc= 4√S+1.5L/0.8√H 1 0 1.1

Ventura-Heras

Tc= a* S0.5/ i 0.05≤a≤0.5 1 0 1.0

Media 1.06

T.C Final 1 hora 3 min. minutos

Fuente. El autor

*El tiempo de concentración para la microcuenca del rio Mulato es de 1 hora y 3 minutos.

considerado como moderado. según clasificación del Instituto Nacional de Ecología

(2004)

4.1.2.6 Calculo de Caudales- Microcuenca Rio Mulato. El método racional se utiliza para

la estimación del caudal máximo de una cuenca hidrográfica siempre que este asociado

a una lluvia de diseño.

103

La fórmula para el método racional es la siguiente

Q = C.I.A / 360

Dónde: Q= Caudal Máximo ( m3 / seg); C: Coeficiente de escorrentía; I= Intensidad de la

lluvia de diseño con duración igual al Tc y con frecuencia igual al periodo de retorno.

determinado para el diseño. (Mm/ hor)-(Curva IDF); A = Área de la cuenca (Ha). Para el

caso del Coeficiente de Escorrentía. se calcula con la siguiente formula.

C = Vol. Esc. Superficial/ Vol. Precp. Total

Las estaciones Patoyaco, Campucana y Acueducto Mocoa, cuyas áreas tienen

diferentes tipos de coberturas, suelos, pendientes, permeabilidad etc, se calculó el

coeficiente de escorrentía, mediante un promedio ponderado de los coeficientes

parciales de cada zona, acorde a los valores de coeficientes establecidos en

diferentes tablas, disponibles en la literatura de hidrología. (Calvache 2016). Para

efectos de cálculo de escorrentía en las tres estaciones analizadas se tomó como

referencia la zonificación de cada área de influencia en cada estación haciendo uso de

imágenes multiespectrales Landsat 8. analizadas y procesadas en la CORINE Land

Cover adaptada para Colombia en nivel de interpretación III. (Calvahe 2016).

Tabla 47. Coeficientes de escorrentía según tipo de cobertura. Estación Patoyaco.

Estación Campucana, Estación Acueducto Mocoa.

Código Cobertura Área Coef.escorrentía/tipo de

cobertura Pendiente

Área de influencia Estación Meteorológica Patoyaco

311 Bosque denso 584.5 0.20

Total 584.5 0.20 35%

Área de influencia Estación Meteorológica Campucana

311 Bosque denso 582.80

0.20 35%

511 Tierras desnudas y degradadas 3.59

0.45 35%

Total 586.39 0.2 35%

Área de influencia Estación Meteorológica Acueducto

Mocoa

111 Tejido urbano continuo 69.99 0.30

112 Tejido urbano discontinuo 76.15 0.25

231 Pastos limpios 73.00 0.35

104

Código Cobertura Área Coef.escorrentía/tipo de

cobertura Pendiente

233 Pastos arbolados 82.25 0.30

244 Mosaico de pastos con espacios

naturales

10.25 0.50

311 Bosque denso 8.42 0.20

312 Bosque abierto 114.11 0.40

313 Bosque fragmentado 1.01 0.40

314 Bosque de galería y ripario 49.55 0.20

323 Vegetación secundaria en transición 65.78 0.45

511 Río 24.60

Total 575.11 0.31 25%

Fuente. Calvache. 2016 y Escobar (2017)

Calculo de caudal Estación Patoyaco. Para el cálculo de caudales en la estación

Patoyaco se adoptó la siguiente fórmula propuesta por (Calvache. 2015):

Dónde: Q = Caudal en M3 /min; Ci= Coeficiente de escorrentía por tipo de cobertura de

la zona de influencia de la estación; Ai= Área de cada tipo de cobertura en Ha; .Ij.

Intensidad de lluvia de cada una de las estaciones mm/hor, M= pendiente de cada

cobertura (%)

Tabla 48. Caudales (m3/min) para la Estación Patoyaco.

P. Retorno

Duración en (min)

Años

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 2.02984

1.32633

1.03401

0.86660

0.75568

0.67555

0.61463

0.56622

0.52667

0.49371

0.46564

0.44143 5 2.38

659 1.55943

1.21574

1.01890

0.88842

0.79432

0.72260

0.66566

0.61929

0.58042

0.54747

0.51905 10 2.69

755 1.76253

1.37418

1.15164

1.00424

0.89786

0.81671

0.75250

0.69999

0.65612

0.61884

0.58668 25 3.17

171 2.07234

1.61569

1.35406

1.18063

1.05561

0.96025

0.88467

0.82296

0.77148

0.72761

0.68976 50 3.58

495 2.34238

1.82617

1.53045

1.33451

1.19313

1.08538

1.00003

0.93025

0.87194

0.82239

0.77954 75 3.85

124 2.51639

1.96176

1.64410

1.43362

1.28178

1.16608

1.07425

0.99935

0.93673

0.88342

0.83751 100 4.05

206 2.64754

2.06405

1.72991

1.50840

1.34860

1.22688

1.13028

1.05140

0.98560

0.92957

0.88115 500 5.38

498 3.51846

2.74301

2.29897

2.00461

1.79230

1.63046

1.50204

1.39725

1.30973

1.23529

1.17108 Fuente. El autor

*Fórmula utilizada Q = 584.5(Ha) x Pendiente (35%) x (C) (0.20) x I ( m3/seg) /360

105

Tabla 49. Caudales para la Estación Campucana

Frecuenci

a

Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 2.10

3

1.37

2

1.06

9

0.89

5

0.78

0

0.69

7

0.63

4

0.58

4

0.54

3

0.50

9

0.48

0

0.45

5 5 2.30

1

1.50

1

1.16

9

0.97

9

0.85

4

0.76

3

0.69

4

0.63

9

0.59

4

0.55

7

0.52

6

0.49

8 10 2.46

3

1.60

7

1.25

2

1.04

8

0.91

4

0.81

7

0.74

3

0.68

4

0.63

6

0.59

6

0.56

2

0.53

3 25 2.69

5

1.75

8

1.37

0

1.14

7

1.00

0

0.89

4

0.81

3

0.74

8

0.69

6

0.65

2

0.61

5

0.58

3 50 2.88

4

1.88

2

1.46

6

1.22

8

1.07

0

0.95

7

0.87

0

0.80

1

0.74

5

0.69

8

0.65

8

0.62

4 75 3.00

2

1.95

9

1.52

6

1.27

8

1.11

4

0.99

5

0.90

5

0.83

4

0.77

5

0.72

7

0.68

5

0.64

9 100 3.08

8

2.01

5

1.56

9

1.31

4

1.14

6

1.02

4

0.93

0

0.85

8

0.79

8

0.79

8

0.70

5

0.66

8 500 3.61

6

2.36

0

1.83

8

1.54

0

1.34

2

1.19

9

1.09

1

1.00

5

0.93

4

0.87

6

0.82

6

0.78

3

Fórmula utilizada: Q = 586.39 (ha) x (0.2) x Pendiente 35% x I (m3/seg) / 360

Calculo de caudal Estación Acueducto Mocoa. Para el cálculo de caudales en la estación

Acueducto Mocoa se adoptó la fórmula propuesta por (Calvache. 2015):

Tabla 50. Caudales para la Estación Acueducto Mocoa

Frecuenc. Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 2.200 1.435 1.118 0.937 0.816 0.730 0.663 0.611 0.568 0.533 0.502 0.476

5 2.474 1.615 1.258 1.053 0.918 0.821 0.746 0.687 0.639 0.599 0.565 0.535

10 2.705 1.765 1.375 1.151 1.004 0.897 0.816 0.751 0.699 0.655 0.617 0.585

25 3.042 1.985 1.546 1.295 1.129 1.009 0.917 0.845 0.786 0.737 0.694 0.658

50 3.325 2.169 1.690 1.416 1.234 1.103 1.003 0.924 0.859 0.805 0.759 0.719

75 3.503 2.285 1.780 1.491 1.300 1.162 1.056 0.973 0.905 0.848 0.800 0.758

100 3.634 2.371 1.847 1.547 1.349 1.205 1.096 1.010 0.939 0.880 0.830 0.786

500 4.468 2.915 2.271 1.902 1.658 1.482 1.347 1.241 1.154 1.082 1.020 0.967

Fuente. El autor

*Fórmula utilizada: Q = 575.11 (Ha) *(C) 0.31 *Pendiente 25%* I (m3/seg)

Caudales para la microcuenca del rio Mulato. De acuerdo a la información integrada

para cada una de las áreas de influencia de las estaciones meteorológicas localizadas

en la zona de la cuenca del rio Mulato, se generó los registros de caudales probables

que tendría la fuente, con un promedio de probabilidad de ocurrencia del 97%.

106

Tabla 51. Caudales máximos de la microcuenca del río Mulato, para 8 periodos de

retorno y 12 periodos de duración.

Tabla de Caudales-Tiempo de duración (m3/ seg)

Frecuencia Duración en (min)

Años 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

2 6,332 4,133 3,221 2,698 2,351 2,102 1,911 1,761 1,637 1,535 1,447 1,372

5 7,161 4,675 3,642 3,050 2,660 2,378 2,162 1,991 1,852 1,736 1,638 1,552

10 7,865 5,134 4,001 3,350 2,922 2,611 2,375 2,187 2,034 1,907 1,797 1,704

25 8,908 5,815 4,531 3,796 3,309 2,958 2,69 2,477 2,304 2,16 2,036 1,93

50 9,793 6,393 4,982 4,174 3,638 3,253 2,958 2,725 2,534 2,374 2,239 2,122

75 10,356 6,760 5,267 4,413 3,847 3,436 3,127 2,881 2,679 2,511 2,368 2,244

100 10,774 7,033 5,480 4,590 4,003 3,577 3,252 2,998 2,788 2,663 2,464 2,335

500 13,468 8,793 6,852 5,740 5,004 4,473 4,068 3,748 3,485 3,267 3,081 2,921

Fuente. El autor

4.1.3 Parámetros físicos y químicos de los flujos torrenciales. Microcuenca Mulato. El

valor del pH en las aguas del rio Mulato es 6,6 y 7.12 en las aguas de la quebrada las

Palmeras y según la resolución 2115 de 2017 del Ministerio de Protección Social y

Ministerio de Ambiente, vivienda y Desarrollo Territorial no restringen el uso de la fuente

hídrica, cuyos límites aceptable están entre 6,5 y 9,0. El PH del rio Mulato presenta una

moderada acidez mientras, que el pH de la quebrada las Palmeras presenta una ligera

tendencia a la alcalinidad, e indica la presencia de iones de hidróxido y de material

carbonatico, metales alcalinos y alcalinotérreos procedentes del terreno por donde drena

dicho afluente.

Las altas concentraciones de sólidos totales en los flujos torrenciales del (Rio Mulato)

indican una presencia de material suspendido y partículas coloidales insolubles con

valores de 530 mg/l lo que la hace inviable para consumo humano al sobrepasar los

límites máximos de 500 mg/l y por ser causante de la alta turbiedad de dichos flujos,

mientras que las concentraciones de sólidos en la quebrada las Palmeras con 309 mg/l

se encuentran dentro de los límites máximos admitidos por la normatividad colombiana.

La presencia de solidos totales, está en función de la naturaleza de los suelos, la

geología, coberturas y la pluviometría por donde circula la fuente hídrica.

107

La alta presencia de solidos totales suspendidos se debe posiblemente el arrastre de

sedimentos por escorrentía procedentes de deslizamientos y procesos de subsidencia.

Igualmente, los sólidos suspendidos en el rio Mulato son extremadamente elevados con

125 mg/l comparados con los de la quebrada Las Palmeras con tan solo 36mg/l. Esta

alta presencia de solidos suspendidos en las aguas del rio Mulato, indican un

impedimento de la transferencia de oxígeno y por ende afectan significativamente la

reducción y muerte de los organismos, alcanzados por los flujos torrenciales.

Las presencias de sólidos sedimentables indican la presencia de alto contenido de

arenas de tamaño mayor a 0.01 mm, tanto en los flujos del rio Mulato como de Las

Palmeras, con contenidos de 0,57mg/l y 1.41 mg/ l. respectivamente.

Los resultados obtenidos para conductividad, en los puntos de muestreo indican que la

fuente hídrica Mulato contiene alto grado contaminación por sales y minerales con un

valor de 37.8 µS/cm mulato. Los valores se conductividad para los flujos torrenciales de

la quebrada las Palmeras sobrepasan significativamente los valores obtenidos en los

flujos del rio Mulato con 61.7 µS/cm e indica un alto grado de mineralización, atribuido

probablemente a la dinámica tectónica de las fallas Mulato y la Tebaida. Ver (ANEXO 1)

4.2 PARÁMETROS MORFOMÉTRICOS DE LA MICROCUENCA MULATO

A partir del Modelo Digital de Elevación se obtuvo los siguientes parámetros: Parámetros

asociados a la forma de la cuenca, Parámetros relativos al relieve, Parámetros relativos

al perfil y, Parámetros relativos al drenaje.

La microcuenca tiene un área de aproximadamente 17.46 kilómetros cuadrados por lo

que es considerada como una cuenca pequeña, estos valores, así como el ancho y el

largo sirvieron para calcular los datos morfométricos posteriores. Las pendientes medias

de la cuenca y del cauce principal (16.2% y 11,65 %) fueron calculadas en función de

sus elevaciones y desniveles respectivamente.

108

Tabla 52. Parámetros morfométricos de la cuenca del Río Mulato

Área (Km2) 17.46

Perímetro (Km) 26.72

Cota superior (msnm) 2300.00

Cota inferior (msnm) 575.00

Cota superior Cauce Principal (msnm) 1950.00

Cota inferior Cauce Ppal (msnm) 575.00

Longitud Cauce Principal (Km) 11.80

Longitud de los cauces (Km) 48.00

Longitud de la cuenca (Km) 10.68

Longitud axial (Km) 10.33

Orientación de la cuenca (° Azimuth) 22.48

Sinuosidad del cauce principal 1.142

Longitud cauces orden 1 (Km) 21.190

Diferencia de cotas (msnm) 1725.00

Pendiente media de la cuenca (m/m) 0.16

Pendiente media de la cuenca (%) 16.2%

Pendiente media del cauce Principal

(%)

11.653%

Densidad de Drenaje (Km/km2) 2.70

Ancho de la cuenca (Km) 1.67

Longitud real (Km) 13.48

Coeficiente de compacidad 1.77

Relación de Elongación 0.45

Factor de forma Kf 0.16

Coeficiente de torrencialidad (1/Km) 1.19

Fuente: El autor

El tamaño de la microcuenca con 1.74 kilómetros cuadrados, es considerada como una

microcuenca pequeña que, por la concentración y frecuencia de las lluvias en la zona,

producen altas tasas de escorrentía directa sobre los diferentes tributarios que la

conforman. Por otra parte, el tiempo de concentración que es relativamente proporcional

al área de captación y a la pendiente de la microcuenca y por ser una microcuenca tan

pequeña, presenta un intervalo tan corto entre la precipitación y la descarga e inclusive

las lluvias persisten aun cuando ya se haya presentado la descarga pico, sobre el rio

Mocoa, Respecto a la forma de la microcuenca. esta presenta una forma oval-

redondeada lo que le da una connotación de una cuenca con mayor susceptibilidad a la

torrencialidad y por consiguiente se debe priorizar como una microcuenca de manejo

especial sobre el uso de coberturas. Para el caso del rio Mulato tiene un factor de forma

109

de 0.16, y esto implica que existe ligera tendencia a concentrar el escurrimiento de una

lluvia intensa formando fácilmente flujos torrenciales.

Por otra parte. la microcuenca posee una relación de elongación de 0.45 que permite

clasificarla como una microcuenca ligeramente plana, con una gran proporción de

accidentalidad geográfica. La densidad de drenaje en la microcuenca es relativamente

alta con 2.7 K/km2. Este parámetro por su magnitud es un indicador de que dichos

drenajes se encuentran en rocas blandas de baja impermeabilidad, fácilmente

meteorizadas y en regiones con escasa cobertura vegetal, se puede determinar que la

Microcuenca Mulato presenta una densidad moderada.

Figura 26. Curva hipsométrica de la microcuenca Mulato

Fuente. El autor

110

La microcuenca por tener un Coeficiente de compacidad – (Kc) de 1.77 se aproxima a

una forma de oval oblonga a rectangular oblonga, por encontrarse en un rango entre 1.50

– 1.75. (tabla 7). Es así que por estar alejado de 1 existe una tendencia relativamente

baja a concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento., pero no obstante

cuando sobrepasa los índices de precipitaciones máximas en la microcuenca se pueden

presentar crecidas súbitas, como la ocurrida el 31 de marzo y 1 de abril de 2017. A partir

de la curva hipsométrica se obtuvo la elevación media de la microcuenca Mulato, dando

como resultado 1387 msnm, donde se encuentra el 50 % del área acumulada,

aproximadamente 8.89 km2 catalogándose por su forma como una curva que representa

un rio en etapa de madurez.

Respecto a la pendiente de la microcuenca esta tiene en promedio 16.2 %, lo que permite

clasificarla como terreno accidentado. A partir de la imagen SRTMv4.1 se procesó la

generación de los datos relacionados con pendientes del terreno, dando como resultado

una representación gráfica de la expresión altimétrica del terreno.

Figura 27. Mapa de Pendientes de la microcuenca Mulato

Fuente. Aguas Mocoa. ESP (2016)

111

El mapa de pendientes se realizó en unidades de grados, con reclasificación cada 10°,

considerando en total 7 intervalos de pendientes, siendo las de mayor peso las

categorías 6 y 5 con 50 a 60 grados y 40-50 grados respectivamente y que ocupan

aproximadamente el 60% de la extensión de la microcuenca y en tercer lugar está la

categoría 2 con 10-20 grados

4.3. DINÁMICA DE LAS COBERTURAS VEGETALES Y USO DEL SUELO DURANTE

EL PERIODO 1999-2017.

.

Los cambios de cobertura en la microcuenca Mulato, se constituyen en un factor

determinante en su dinámica torrencial, cambios que se evidencian en el análisis

multitemporal de las áreas de coberturas vegetales observadas durante el periodo 1999

a 2017. Para su procesamiento se utilizó imágenes satelitales Landsat; las cuales fueron

analizadas por quinquenio, por cuanto se refleja mejor la alteración de la cobertura en la

microcuenca. Varios autores señalan, que la cobertura juega un papel importante, debido

a que influye en las propiedades hidrológicas y mecánicas del suelo, favoreciendo la

estabilidad de las pendientes (Dai y Lee, 2001). La intervención de la cobertura afecta

los procesos de infiltración del suelo y la evapotranspiración, así como la fuerza de la

raíz, disminuyendo con esto la estabilidad de taludes e incrementando el riesgo de

deslizamientos, (SGC 2018), que finalmente por acción de las altas precipitaciones se

transforman dichos materiales en elementos constitutivos de los flujos torrenciales.

4.3.1 Coberturas vegetales en la microcuenca Mulato-periodo 1999-2017. Los cambios

de coberturas en la microcuenca Mulato se realizaron por quinquenio, por cuanto permite

evidenciar con mayor relevancia los respectivos cambios.

4.3.1.1 Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato, periodo 1999-2004. Para el año

1999, la conservación de los bosques se considera alto, con 74.24% de la superficie

total, aproximadamente 1296.79 Has de 1746,79 Has correspondientes al total de la

cuenca. En el piedemonte de la cordillera andina, aunque se logra evidenciar pequeñas

áreas de tierras desnudas y degradadas producto posiblemente de remociones en masa,

112

la cobertura de bosque natural denso predomina sobre las otras clasificaciones con

1090.42 Has, es decir, 62.42% del área total de la cuenca. Existen otros usos en la

microcuenca como (pastos limpios, pastos enmalezados, pastos arbolados y mosaico de

pastos con especies naturales) representados en el 13.6%, correspondiente a 238.6 Ha

del área de estudio. Por otra parte, la sección baja de la microcuenca se encuentra

representada por zonas densamente pobladas, zonas semiurbanas y zonas de

expansión urbana representada en un 5.8%, correspondiente a 101,31 hectáreas, que

hipotéticamente fueron extraídas a la zona de ronda hídrica y/o bosque ripario, es decir

a la zona de bosque ripario inicialmente era de 190.52 hectáreas y a 1999 ha disminuido

5.8% aproximadamente 101.31hectareas para usos urbano y semiurbano quedando un

remanente de 89,21 hectáreas (5.1%).

La cobertura del Mulato registrada en 2004 presenta notables cambios especialmente en

el bosque natural denso que disminuyó en 40,01 hectáreas de 19296 has en 2009 y

correspondiente al 3.67%. El bosque ripario también tuvo un notable descenso ya que

disminuyo en 36.6 hectáreas correspondiente a 41.02%. El área de mosaicos de pastos

con especies naturales paso de 43.38 hectáreas a 14.90 hectáreas, disminuyó en 28.48

hectáreas, correspondiente al 65. 65%, esta disminución posiblemente se atribuye al

aumento de pastos limpios que aumentaron en igual proporción pasando de 95.45

hectáreas a 126.28 hectáreas es decir aumentó en 30.83 hectáreas correspondiente al

23.7%. La zona destinada al tejido urbano paso de 101.17 hectáreas a 113.89 hectáreas,

aumento en 12.71 hectáreas, correspondiente al 3.25%.

Por otra parte, la vegetación secundaria aumento ostensiblemente pasando de 73.99

hectáreas a 155.38 hectáreas en 2014, aumentando en 81.39 hectáreas correspondiente

al 52.4%. Este aumento en el área de vegetación secundaria es de gran beneficio

ambiental para la microcuenca por cuanto en áreas que estaban desprotegidas de

vegetación, aumento la vegetación secundaria.

113

Figura 28. Coberturas vegetales de la microcuenca Mulato- Periodo 1999-2004

Cobertura Microcuenca Mulato 1999 Cobertura Microcuenca Mulato 2004

Cobertura Área (Ha) (%)

Bosque Abierto 117.16 6.71

Bosque Natural Denso 1090.42 62.42

Bosque natural denso fragmentado

00.0

Bosque Ripario 89.21 5.11

Mosaico Pastos con Esp. Naturales

43.38 2.48

Pastos Arbolados 45.17 2.59

Pastos Enmalezados 54.09 3.10

Pastos Limpios 95.45 5.46

Rio 29.87 1.71

Tejido Urbano Continuo 59.43 3.40

Tejido Urbano Discontinuo 41.74 2.39

Tierras Desnudas y Degradadas 6.94 0.40

Vegetación Secundaria o en Transición

73.99 4.24

TOTAL 1746.87 100




Bosque Ripario 52.61 5 3.01


14.90 0.85




Rio 29.33 1.68



Tierras Desnudas y Degradadas

1.57 0.09


155.38 8.90

TOTAL 1746.79 100

Fuente Calvache (2015)

Figura 29. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato (periodo 1999 a 2004)

Fuente. El autor

11

7,1

6

10

90

,42

89

,21

43

,38

45

,17

54

,09

95

,45

29

,87

59

,43

41

,74

6,9

4

73

,99

11

7,1

2

10

50

,41

0 14

,9

34

,87

50

,43

12

6,2

8

29

,33

65

,39

48

,5

1,5

7 15

5,3

8

Are

a en

(h

as)

Tipo de cobertura

1999 2004

114

4.3.1.2 Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato, periodo 2004-2009. Durante el

quinquenio 2004-2009 se presentaron importantes cambios de cobertura. El área de

bosque abierto aumento en 3 hectáreas, corresponde a 2.4% posiblemente para

implementar pastos y cultivos. El bosque natural denso disminuyó en 7.78 hectáreas,

correspondiente al 0.74% posiblemente destinadas para otros usos.

Figura 30. Coberturas de la microcuenca Mulato- Periodo 2004-2009

Cobertura microcuenca Mulato 2004 Cobertura microcuenca Mulato 2009




Bosque Ripario 52.61 5 3.01


14.90 0.85




Rio 29.33 1.68




1.57 0.09


155.38 8.90

TOTAL 1746.79 100





Mosaico de Pastos con Esp. natural

30.62 1.75



Plantación Forestal 2.48 0.14

Rio 29.34 1.68





158.04 9.05

TOTAL 1746.80 100

Fuente. Calvache 2015

El área de mosaico de pastos con especies naturales aumentó en 15.7 hectáreas.

Igualmente, los pastos enmalezados aumentaron en 58.1 hectáreas siendo el cambio

más significativo, posiblemente se debe a las políticas de CORPOAMAZONIA, sobre

conservación de rondas hídricas o prohibición de permisos de aprovechamiento forestal

115

en pendientes superiores al 30% en las veredas Líbano, Las Palmeras, Chontayaco y

Villanueva. El área de pastos limpios también disminuyo en 17.75 hectáreas lo cual es

benéfico para la microcuenca ya que pasaron a formar parte de los pastos enmalezados

que aumentaron notablemente. La cobertura para tejido urbano continuo se conserva sin

alteración mientras que para el tejido urbano discontinuo aumentó en 2,26 hectáreas

atribuido al proceso de expansión urbana inmerso en el POT de la ciudad de Mocoa

especialmente hacia la vereda el Líbano, Villanueva, que se han trasformado en zonas

semiurbanas, producto de la llegada de muchas víctimas del conflicto armado del

departamento. Las tierras desnudas y degradadas aumento en 3.58 hectáreas, atribuidas

al proceso de actividades agrícolas y pecuarias en zonas de altas pendientes, en las

veredas Las Palmeras y Chontayaco especialmente. La vegetación secundaria en

transición tiene una tendencia al aumento, con un incremento de 2.66 hectáreas

Figura 31.Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato. Durante el periodo 2004-2009.

Fuente. El autor

4.3.1.3. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato, periodo 2009-2014. Realizando el

análisis de la cobertura vegetal de la microcuenca durante este quinquenio, se denota

cambios principalmente en el área de bosque abierto con la reducción de 4.26 hectáreas,

que posiblemente entraron a formar parte del área de pastos limpios, que aumentaron

ostensiblemente en 19.53 hectáreas especialmente sobre la vereda Las Palmeras y

11

7,1

2

10

50

,41

0 14

,9

34

,87

50

,43

12

6,2

8

29

,33

65

,39

48

,5

1,5

7 15

5,3

8

12

0,0

8

10

42

,63

52

,59

30

,62

85

,69

10

8,5

3

2,4

8

29

,34

65,3

9

46

,24

5,1

5 15

8,0

4

Are

a (h

as)

Tipos de cobertura

1004 2009

116

Chontayaco. El bosque natural denso se conserva sin mayor alteración y tan solo se

disminuyó en 1 hectárea durante el quinquenio. Respecto a la cobertura de bosque

ripario tuvo la microcuenca tuvo un importante avance ya que aumento en 17.45

hectáreas siendo de gran beneficio ambiental y posiblemente se debe a las políticas que

ha venido aplicando Corpoamazonia respeto a la protección de las rondas hídrica de la

microcuenca. La cobertura de pastos con especies naturales tuvo una importante

disminución de 16.85 hectáreas, las cuales posiblemente fueron transformados en

pastos limpio acorde al aumento del área de esta última cobertura. Durante el quinquenio

desaparecen la cobertura de 2.48 hectáreas de plantación que seguramente se

transformaron en pastos limpios.

Figura 32. Clasificación de Coberturas de la microcuenca Mulato-Periodo 2009-2014


Cobertura Área (Ha)

(%)




Mosaico de Pastos con Esp. Naturales

30.62 1.75



Plantación Forestal 2.48 0.14

Rio 29.34 1.68





158.04 9.05

TOTAL 1746.80 100




Bosque Natural Fragmentado 1.008 0.06



13.77 0.79



Rio 2.51 0.14




5.80 0.33


144.22 8.26

TOTAL 1746.80 100

Fuente. Calvache 2015

117

Figura 33. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato- Periodo 2009-2014.

Fuente El autor

Las coberturas de tejido urbano continuo y discontinuos aumentaron en 24.39 hectáreas,

afectando en gran parte la ronda hídrica de la microcuenca, especialmente en las

Veredas Líbano y Villanueva. Las tierras desnudas y degradadas se conservan sin mayor

alteración. La cobertura de vegetación secundaria o en transición disminuyo en 13.82

hectáreas, las cuales se convirtieron en pastos limpios o para ampliación de la zona de

tejido urbano.

4.3.1.4. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato, periodo 2014-2017. Los cambios

de cobertura entre 2014 y 2017 tienen significativa importancia especialmente en el

bosque abierto que disminuyo significativamente en 105.54 hectáreas, con la posibilidad

de trasformares en bosques fragmentados los cuales aumentaron en 108.4 hectáreas,

área muy similar a la cobertura de bosque abierto El bosque denso disminuyo durante

este periodo en 18 hectáreas, con una posibilidad de cambio a una cobertura de tierras

desnudas y degradadas especialmente en la parte alta y media de la microcuenca en

tierras destinadas a usos agropecuario, que aumentaron en 12 2 hectáreas, debido a

las alta concentración e intensidad de las precipitaciones que ocurrieron durante este

periodo y que dieron origen a la avalancha ocurrida durante el 31 de marzo1 de abril de

2017, también existe la probabilidad de transformación en bosque fragmentado.

120,0

8

1042,6

3

52,5

9

30,6

2

85,6

9

108,5

3

2,4

8

29,3

4

65,3

9

46,2

4

5,1

5 158,0

4

115,8

2

1041,6

7

70,0

4

1.0

08

13,7

7

87,8

8

128

,06

2,5

1

68,6

5

67,3

7

5,8

144,2

2

Are

a (h

as)

Tipo de cobertura

2009 2014

118

El bosque ripario disminuyo en 17.3 hectáreas, atribuido a la modificación que tuvo las

rondas hídricas tanto del cauce principal como de sus cauces tributarios, como

consecuencia de la recurrente e intensa formación de flujos torrenciales, durante este

periodo. Respecto a la cobertura de pastos limpios y pastos enmalezados no tuvieron

cambio significativo, y tan solo se evidencia un aumento de 3.8 hectáreas. La cobertura

de vegetación secundaria o en transición aumento en 9.4 hectáreas y está asociado a la

disminución del área de pastos limpios que disminuyó en 5.4 hectáreas que posiblemente

entraron a formar parte de la cobertura de vegetación secundaria o en transición. La

cobertura de tejido urbano continuo y discontinuo aumento en 13.98 hectáreas como

consecuencia del incremento de la zona de expansión urbana sobre la microcuenca

especialmente en los barrios Líbano, Miraflores, y vereda Villanueva

Figura 34. Coberturas de la microcuenca Mulato-Periodo 2014-2017





Bosque Natural Fragmentado 1.008 0.06



13.77 0.79



Rio 2.51 0.14





144.22 8.26

TOTAL 1746.80 100

Coberturas Area (Ha) %)

Bosque Abierto 10,28 0,59

Bosque Denso 1023,68 58,31

Bosque Fragmentado 109,41 6,23

Bosque Ripario 52.71 3,00

Mosaico de pastos con espacios naturales 10,24

0,58

Pastos Enmalezados 97,15 5,53

Pastos Limpios 122,70 6,98

Tejido Urbano Continuo 67,42 3,84

Tejido Urbano Discontinuo 82.58 4,70

Tierras Desnudas y Degradadas 17,00

0,97

Vegetación Secundaria en Transición 153,63

8,75

TOTAL 1746.8 100

Fuente. Calvache 2015 Fuente. El autor

119

Figura 35. Cobertura vegetal de la microcuenca Mulato Periodo 2014-2017.

Fuente. El autor

4.3.1.5 Coberturas vegetal de la microcuenca Mulato durante el periodo 1999 a 2017.

Durante el periodo 1999-2017 se puede evidenciar algunos cambios de gran importancia

que permiten hacer una relación con el origen de los flujos torrenciales de la

microcuenca. En primer lugar, se puede generalizar que ninguno de los cambios tiene

un valor que supere el 6.2%; de la cobertura total de la microcuenca, siendo el más

significante el aumento positivo de la vegetación secundaria o en transición con el

incremento de 79.03 hectáreas a una tasa de 4.4 hectáreas /año. Otro cambio

significativo fue la diminución de 106 hectáreas de bosque abierto las cuales

posiblemente se trasformaron en bosques secundarios o de transición.

El tejido urbano discontinuo también tuvo un incremento de 36.06 hectáreas, con una

tasa de crecimiento de 2.0 hectáreas/año atribuido al proceso de expansión urbana sobre

la microcuenca, durante los 18 años de observación. El bosque denso disminuyo en

66.74 hectáreas y representa una tasa anual de deforestación de 3.7 hectáreas/año. Otro

aspecto preocupante es el aumento de tierras desnudas y degradadas que paso de 6.94

en 1999 a 17 hectáreas en 2017, es decir aumento 10,06 hectáreas correspondiente a

una tasa de 0.56 hectáreas/año. El bosque ripario también tuvo una diminución pasando

de 89.21 a 52.71 en 2017 es decir que desaparecieron 36.5 hectáreas, y esto se refleja

con mayor aumento entre los años 2015 a 2017 como una respuesta a las grandes

115,8

2

1041,6

7

1.0

08

70,0

4

13,7

7

87,8

8

128,0

6

2,5

1

68,6

5

67,3

7

5,8

144,2

2

10,2

8

1023,6

8

109,4

1

52,7

1

10,2

4

97,1

5

122,7

67,4

2

82,5

8

17

153,6

3

Are

a(h

as)

Tipos de cobertura

2014 2017

120

avenidas de flujos torrenciales, que han modificado las áreas del Talweg ocupables por

el río. Esta pérdida de bosque ripario avanza a una tasa de 2.03 Ha/año y también se

atribuye a la extracción de material de arrastre que progresivamente afecta los taludes.

Entre 2009 y 2017 se han presentado cambios en 514.4 hectáreas correspondientes al

29.44% de la superficie total de la microcuenca.

Tabla 53. Cambio de cobertura vegetal en la microcuenca Mulato -Periodo 1999 a 2017.

1999 2017 Cambios Área (Ha)

Cambios Área Total (

%) Cobertura Área

(ha) Cobertura Área

(ha) Bosque Abierto 117.16 Bosque Abierto 10,28 -106.88 6.11 Bosque Natural Denso

1090.42 Bosque Natural Denso

1023,68 -66.74 3.8 Bosque natural fragmentado

0.00 Bosque Natural Fragmentado

109,41 109.41 6.25 Bosque Ripario 89.21 Bosque Ripario 52,71 -36.5 2.09 Mosaico de Pastos con espacios naturales

43.38 Mosaico de Pastos con espacios naturales

10,24 -33.14 1.89 Pastos Arbolados 45.17 Pastos Arbolados 97,14 -2.13

0.12

Pastos Enmalezados 54.10 Pastos Enmalezados Pastos Limpios 95.45 Pastos Limpios 122,61 27.16 1.55 Rio 29.88 Rio Tejido Urbano Continuo

59.43 Tejido Urbano Continuo

67,42 7.29 0.42 Tejido Urbano Discontinuo

41.74 Tejido Urbano Discontinuo

82.58 36.06 2.06 Tierras Desnudas y Degradadas

6.94 Tierras Desnudas y Degradadas

17,00 10,06 0,57 Vegetación Secundaria o en Transición

74.00 Vegetación Secundaria o en Transición

153,03 79.03 4.52 Total 1746.8 1746.8 514.4

(29.44%)

Fuente. El autor

Figura 36.Cambio de coberturas en la microcuenca Mulato -Periodo 1999 a 2017

Fuente. El autor

117,1

6

10

90

,42

0

89,2

1

43,3

8

45,1

7

54,1

95,4

5

29,8

8

59,4

3

41,7

4

6,9

4

74

10,2

8

10

23

,68

109,4

1

52,7

1

10,2

4

97,1

4

122,6

1

67,4

2

82,5

8

17

153,0

3

-106,8

8

-66,7

4

109,4

1

-36,5

-33,1

4

-2,1

3

0 27,1

6

7,2

9

36,0

6

10,0

6

79,0

3

Are

a (h

a)

Tipo de cobertura

1999 2017 cambio (ha)

121

4.3.2 Criterios de cambio de cobertura. Con el fin de determinar las categorías de

cambios se identificaron los tipos de cambio que se dieron en el área de la microcuenca

Mulato, así: el cambio de la cobertura, la extracción de una cobertura, la aparición y

desaparición de polígonos. Se analizó los cambios más importantes durante 5 periodos

comprendidos entre 1999 a 2017.

4.3.2.1. Cambio de coberturas vegetal de la microcuenca Mulato durante el periodo 1999

-2000. En la figura 37, se muestra las categorías de cambio de coberturas presentadas

entre los años 1999-2000, se indica que el 96.3% corresponde a áreas que no han sufrido

alguna alteración significativa (Sin Cambios) y las coberturas con algún tipo de cambio

encontrado, solo representa el 3, 72% de la extensión total de la cuenca, de este la

intervención pecuaria multipropósito con deforestación presenta un porcentaje del

0.22%.La regeneración natural el 0.023% (0.412 Ha), donde se han comenzado

procesos de sucesión ecológica y se ha iniciado un proceso de recuperación natural. El

área deforestada corresponde al 2.70%, correspondiente a 47,25 has y pertenece a

áreas donde se ha realizado tala de la vegetación natural o por causas naturales de

erosión, finalmente entre los rangos más altos se encuentra la expansión urbana con un

porcentaje del 0.72% representada en 12.71 Has.

4.3.2.2 Cambio de coberturas del periodo entre 2003-2004. Durante este periodo no

existen cambios significativos y la microcuenca se conserva en muy buenas condiciones

(1705.273 Has). La figura 37, indica que existen algunas intervenciones de deforestación

por actividades pecuarias sobre la margen derecha (aguas abajo) del rio Mulato, vereda

Chontayaco y en la vereda Las Palmeras se evidencia, sobre la margen izquierda un

proceso de regeneración natural del bosque ripario.

Comparando los dos periodos anteriores se evidencia que los mayores cambios de

cobertura ocurrieron en Intervención pecuaria con deforestación pasando de 3.849 has

a 29.10 hectáreas que representa el 1,45 % de la extensión total de la microcuenca.

122

La regeneración natural también tuvo un cambio positivo, aumento de 0,412 hectáreas a

12.324 has. Por otra parte, la expansión urbana no represento mayor cambio, por cuanto

se conserva el mismo cambio experimentado durante el periodo 1999-2000.

Figura 37. Cambio de coberturas del periodo entre 1999-2000 y 2003-2004

Periodo 1999-2000 2003-2004

Razón de Cambio Área (Ha) Porcentaje

Anegamiento 0.021 0.001

Deforestación 47.256 2.705

Denudación 0.565 0.032

Expansión Urbana 12.715 0.727

Intervención Pecuaria con Deforestación

3.849 0.220

Regeneración Natural 0.412 0.023

Ruralización 0.000009 5.15*10-7

Sin Cambio 1682.052 96.289

TOTAL (Ha) 1746.872 100




29.210 1.672


Sin Cambio 1705.273 97.622

TOTAL (Ha) 1746.810 100

Fuente. Calvache 2015 y Autor (2017)

4.3.2.3 Cambio de coberturas del periodo entre 2007-2008. En la figura 38, se muestra

que para el periodo comprendido entre los años 2007 y 2008, la intervención Pecuaria

se amplía cerca de 10 has, correspondiente al 59.5% en relación con el periodo anterior

(2003-2004) y el 0.57% del área total de la microcuenca.

La deforestación con fines comerciales reduce en cerca del 0,2% la cobertura vegetal de

bosques, posible consecuencia indirecta de la expansión urbana.

123

4.3.2.4 Cambio de coberturas del periodo 2011-2012. La figura 38, muestra que, en esta

intersección de coberturas, se presenta una elevada conservación de la extensión de

cada tipo de vegetación con un 99.8% del área total de la cuenca y tan solo un 0.192%

representada por el cambio de uso de las zonas inundables y del cauce del rio.

Figura 38. Cambio de coberturas del periodo entre 2007-2008 y 2011-2012

Periodo 2007-2008 Periodo 2011.2012

Razón de Cambio Área Porcentaje

Anegamiento 0.022 0.001

Deforestación con Fines Comerciales

2.479 0.142


49.088 2.810

Regeneración con Fines Pecuarios

0.0653 0.004


Sin Cambio 1691.569 96.838

TOTAL (Ha) 1746.798 100



Sin Cambio 1745.878 99.808

TOTAL (Ha) 1749.243 100

Fuente. Calvache 2015 y Autor (2017)

4.3.2.5 Cambio de coberturas del periodo entre 2016-2017. Los cambios de cobertura

entre 2016 y 2017 se evidencia en la disminución del bosque denso con 4.02 hectáreas,

como consecuencia del socavamiento de la ronda hídrica y por deforestación para usos

pecuario. El bosque ripario disminuyó en 2.05 hectáreas que, por socavación, entraron

a formar parte del cauce, alterado por la avalancha de flujos torrenciales del 31 de marzo

de 2018. Los pastos limpios disminuyeron en 23 hectáreas posiblemente, formaron parte

del área de tejido urbano discontinuo y regeneración natural, ya que esta área aumento

en 4.8 hectáreas, y gran parte en deslizamientos especialmente en la vereda Las

Palmeras y Chontayaco, que aumentaron en 6.7 hectáreas, después de la avalancha del

31 de marzo de 2017, lo que originó una reubicación de damnificados hacia zonas de

124

ronda hídrica. Gran parte de coberturas en pastos limpios se transformaron en grandes

deslizamientos que contribuyeron en la formación de flujos torrenciales.

Tabla 54. Cambio de coberturas del periodo entre 2016-2017

Cambio (hectáreas) Porcentaje Razón de cambio

-(4.02 hec.) Bosque denso 0,23 Socavación e intervención pecuario con

deforestación -(2.05 hec) bosque ripario 0,11 Por socavación

-(23 ha) Pastos limpios 1.31 Por expansión urbana y regeneración natural

+(4.8 hec) Tejido urbano

discontinuo

0,27 Expansión urbana

+(6.7 (ha)Tierras desnudas y

degradadas

0,38 Deforestación e intervención pecuaria

Total cambio 40.57 (ha) 2,32%

Total sin cambio 1706.22 (ha) 97.67

Fuente. El autor

Figura 39. Cambio de cobertura en el periodo 2016-2017

Fuente. El autor

Este cambio entre 2016 y 2017 fue de 40.57 hectáreas correspondiente al 2.32% de la

extensión total de la microcuenca. El 97.67% no tuvo cambio correspondiente a 1706

hectáreas. Este cambio se atribuye principalmente a la intensidad y la alta concentración

de lluvias que se registró entre el 31 de marzo, y el 1 de abril de 2017.

4,02

2,05

23

4,8

6,7

0 5 10 15 20 25

Socavación e intervención pecuario con deforestación

Por socavación

Por expansión urbana y regeneración natural

Expansión urbana

Deforestación e intervención pecuaria

Area (Ha)

Raz

on d

e ca

mb

io e

n l

a co

bet

ura

125

4.4. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DEL USO DEL SUELO EN LA

MICROCUENCA MULATO PERIODO 2000-2017.

Como se mencionó anteriormente estos resultados se encuentran registrados en el

documento “Caracterización de la estabilidad del recurso hídrico del rio Mulato como

elemento compuesto de la estructura principal de ordenamiento ambiental del municipio

de Mocoa” de la Empresa Aguas Mocoa (2016), a excepción de la figura 41 actualizada

para la investigación.

En la figura 40 correspondiente a los usos de suelo para el año 2000, se evidencia que

la zona de conservación ocupa más del 70% de la superficie (parte alta y media) de la

microcuenca. Hacia la parte baja se encuentran diferentes usos como agroforestal,

ganadería, forestal, uso urbano. Entre este mosaico se encuentran la ganadería,

considerada como la de mayor superficie, que se extiende desde la vereda las Palmeras

hasta el sector semiurbano de la ciudad de Mocoa.

El uso agroforestal también cubre una importante área, conformada por pastos con

espacios naturales, cultivos en mosaico y cultivos limpios, que se encuentran

salvaguardados por una franja de bosques laterales a cada lado, y es aquí donde se

localiza el punto de presión y avance de urbanización. Gran parte de este uso se da en

la Vereda el Líbano y Villanueva.

A partir de esta zona de uso agroforestal la ciudad expande urbanísticamente en ambos

costados de la microcuenca, siendo predominante su crecimiento en la franja izquierda

aguas arriba por el sector de la vereda Villanueva. Las áreas sin uso se encuentran

dispersas especialmente sobre la parte alta de la microcuenca (Veredas San Luis de

Chontayaco, y las Palmeras), y se encuentran degradadas y en continuo proceso de

deslizamientos lo que impide cualquier tipo de usos, y especialmente sobre la zona de

divorcio de la microcuenca sobre los 2300 msnm. (Aguas Mocoa ESP, 2016).

126

El cambio de usos de suelo entre los años 2000 y 2017, prevalece la categoría de

Conservación en la zona alta de la microcuenca, pero en la parte media especialmente

en las veredas de Chontayaco se observa un cambio sustancial de aprovechamiento del

bosque con integración a las áreas dispersas de suelos desnudos presentes en el 2000.

Figura 40 Localización de usos del suelo en la cuenca del río Mulato año 2000

Fuente. Aguas Mocoa EPS (2016)

Figura 41. Uso del suelo en el periodo 2017.Microcuenca Mulato

Fuente. El autor

127

En la figura 40 se observa un proceso de regeneración de bosques abiertos /

fragmentados a bosques densos. Durante el año 2000 predominó como mayor cambio,

la ganadería multipropósito en detrimento del uso agroforestal. Dicho cambio se dio

especialmente en las veredas Chontayaco, Las Palmeras y Villanueva. El tejido urbano

tanto continuo como discontinuo, muestra un notable incremento sobre la ronda hídrica

de la microcuenca, sobre el costado derecho aguas arriba, sobre la vereda el Líbano,

que en gran parte se debe al mejoramiento de la vía hacia Chontayaco.

4.5 GEOLOGIA

La fragilidad geológica de la microcuenca Mulato, es uno de los factores determinantes

de los eventos que inducen a la inestabilidad de los taludes, y al origen de los flujos

torrenciales, más aún si se encuentran acompañadas de fuertes pendientes, alta

intensidad y concentración de precipitaciones en la microcuenca.

4.5.1 Litología. La microcuenca Mulato, está conformada por ocho unidades litológicas

que van desde el periodo Triásico – Jurásico, Cretácico hasta el Cuaternario.

Monzogranito de Mocoa (Jmgmoc. Según (Velandia et al, 2001, Citado por

(INGEOMINAS, 2003 y Calvache, 2015). El Monsogranito Mocoa constituye un cuerpo

ígneo intrusivo fragmentado y alongada, de dirección NE-SW que se extiende desde el

norte de Mocoa, (Plancha 430 Mocoa en su extremo norte), hasta la frontera con el

Ecuador en la Plancha 465 Churuyaco en el extremo sur, con una longitud de

aproximadamente 130 km y una amplitud máxima de cerca de 30 km. Se considera que

el intrusivo se extiende al oriente del Sistema de Fallas Algeciras, que en este sector del

territorio colombiano lo conforman las fallas Acevedo, Villalobos, Yunguillo, San

Francisco y Afiladores. (INGEOMINAS, 2003). p,87. Según el Servicio Geológico

Colombiano (2017) se encuentra altamente afectado por dominios estructurales, por lo

que se encuentra altamente deformado y fracturado, se considera como de baja calidad

y resistencia, friable, con fracturamiento alto a muy alto, que genera bloques pequeños

y muy pequeños (JV: 30 >60 fr/m3), con índice geológico de resistencia muy pobre (GSI

128

= 0 – 20) y altamente meteorizada. Considerada como roca de muy baja calidad

(Rmbmgm) y se encuentra en la zona del trazo de falla de Mocoa.

Figura 42. Litología y Tectónica -Microcuenca Mulato, plancha 230- (INGEOMINAS,

2003),

Fuente (INGEOMINAS, 2003)

129

Grupo Orito (E3N1or), Unidad sedimentaria de edad Oligoceno-Mioceno medio (33.9-

11.63 m.a), compuesta por las formaciones Orito, Belén y Ortegüaza. Se trata de una

sucesión monótona de limolitas, lodolitas y sublitoarenitas, de color amarillo y rojo con

moteado gris, verde y morado, esporádicas costras de yeso y capas delgadas de carbón

(Servicio Geológico Colombiano, 2003). En el área de estudio se observaron clastos de

lodolitas varicoloreadas y lodolitas grises in-situ de la Formación Orito.

Formación Pepino. Esta formación describe un mosaico de conglomerados, arenitas,

arcillolitas y lodolitas moteadas. El espesor oscila entre 350 y 400 m y está constituida

por tres segmentos. Según (INGEOMINAS, 2003 y Calvache, 2015). La parte superior

de esta Formación (E2E3pes) está compuesta de capas gruesas (3-5 m) de arcillolitas,

limolitas, arenitas de grano muy fino con matriz arcillosa grises claros, moteadas de color

vino tinto. El moteado se presenta tanto en parches irregulares como en bandas

normales a las superficies de estratificación. Se interponen con estos paquetes, capas

gruesas de arenitas (cuarzoarenitas y sublitoarenitas) de grano fino a medio,

conglomerados clastosoportados macizos de guijos, y capas muy gruesas de tobas de

ceniza/polvo macizas grises claros, superficialmente de color amarillo ocre, muy

abundantes por sectores. En la parte Media (E2E3pem), la textura y la composición de

las rocas, son muy similares a la composición del parte Inferior, pero su granulometría

es más fina. La coloración de las sedimentitas es roja y gris. La parte inferior (E2E3pei)

consta de un conglomerado polimígtico, constituido por guijarros, cantos de cuarzo

lechoso, chert negro, liditas y rocas ígneas.

La importancia de esta formación, radica en el aporte recurrente de altos volúmenes de

materiales residuales en la formación de los flujos torrenciales, dispersos a lo largo del

cauce. Esta formación de conglomerados es muy alterada por la dinámica tectónica de

la microcuenca y por su alto grado de meteorización, le aporta grandes volúmenes de

arcillolitas y lodolitas, provenientes de la formación (E2E3pes). En los flujos torrenciales

se evidencia una permanente coloración marrón y viscosidad, probablemente

provenientes de arcillolitas, que se degradan por la inestabilidad de los taludes y fuerzas

130

gravitacionales que actúan sobre la pendiente, que, por acción de las intensas lluvias,

provocan deslizamientos que se convierten en flujos torrenciales de lodos y detritos.

Aluviones (Q2al), Según (INGEOMINAS, 2003 y Calvache, 2015). Depósitos

compuestos por gravas, arenas, limos, y bloques subredondeados de fragmentos de

rocas metamórficas, que están cubiertos de un horizonte de suelo color rojo. Los

depósitos aluviales se han formado progresivamente por efecto de la degradación y

meteorización de las formaciones geológicas localizadas especialmente en las zonas de

captación y de almacenamiento, que son transportados y depositados en las zonas de

menos pendiente. Estos depósitos son más evidentes desde la Vereda el Líbano hacia

la desembocadura en el río Mocoa y más arriba sobre la zona de influencia de las

quebradas Mulatico y Las Palmeras, consideradas como las que aportan mayores

volúmenes de materiales de gravas, arenas y detritos al cauce principal del rio Mulato,

que al parecer son producto de la dinámica tectónica de la falla la Tebaida que

precisamente atraviesa a la microcuenca Mulato por dichas quebradas y de otros

factores como el mal uso del suelo, la alta intensidad y concentración de lluvias, que en

su conjunto desencadenan procesos de remoción en masa, que al final provocan

represamientos y colmatación del cauce, generando bancos de materiales que son

depositados recurrentemente en cada evento de flujos torrenciales.

En la microcuenca Mulato existen dos subunidades pertenecientes a la morfogénesis

y/o modelación del paisaje, que según la investigación tienen relación con el origen de

los flujos torrenciales, una de origen denudacional y otra de origen fluvial. La de origen

denudacional está asociada a la acción combinada de procesos moderados a intensos

de meteorización, erosión y transporte de origen gravitacional y pluvial que actúa sobre

geoformas preexistentes, suavizándolas produciendo paisajes de baja altura, de formas

redondeadas, cubiertas por suelos residuales y depósitos asociados a erosión y

movimientos en masa. (S.G.C, 2017).

131

Cuenca denudada. (Dcd). Son pequeñas depresiones cerradas y erosionadas,

conformadas por laderas de pendientes muy inclinadas a escarpadas de formas

cóncavas y complejas, limitadas, en algunos casos, por zonas escarpadas.

Figura 43.Cuenca denudada en la zona suroccidental del área de estudio.

Fuente. Mapa Subunidades Geomorfológicas Servicio Geológico Colombiano (2017).

Son zonas moderada a altamente inestables, muy susceptibles a generar cárcavas y

movimientos en masa, tipo flujo.

Escarpe de erosión menor (Deeme). Servicio Geológico Colombiano (2017) lo

define como una superficie abrupta a escarpada, de longitud corta, de forma cóncava,

convexa y eventualmente recta, con pendientes escarpadas, originado por procesos

denudativos (erosión, movimientos en masa, socavación) desarrollados en materiales

blandos. Se observan en la mayoría de los drenajes que modelan los abanicos

fluviotorrenciales y laderas onduladas suaves, especialmente en la vereda El Líbano y el

barrio Villa Rosa, donde los drenajes son profundos y con pendientes mayores a 30°.

132

Figura 44. Escarpe de erosión menor, producido por el estallamiento y profundización

de un pequeño cauce sobre laderas onduladas suaves (vereda El Líbano).

Fuente. Servicio Geológico Colombino (2017).

Dichos escarpes por la alta concentración de lluvias, la escasa cobertura natural, el

alto grado de meteorización, las altas pendientes y los altos índices de escorrentía

superficial se constituyen en agentes determinantes en la formación de los flujos

torrenciales.

Subunidad de origen fluvial. Existen cuatro geoformas fluvio torrenciales (Flujo

Fluviotorrencial actual (Ftac) , Flujo Fluviotorrencial subactual (Ftsa) , Abanico

Fluviotorrencial antiguo (Faan), y Abanico Fluviotorrencial Muy Antiguo (Faman),

asociadas a la acumulación de materiales transportados a lo largo del cauce tanto del rio

Mulato y de las quebradas Mulatico y Las Palmeras, producto de avenidas torrenciales

y que por su espesor definen la génesis de la torrencialidad y evolución geomorfológica

de las corrientes.

Según el Servicio Meteorológico Colombiano (2017) Para la investigación reviste mayor

importancia, la subunidad Abanico Fluviotorrencial Muy Antiguo (Faman), pues se trata

de una extensión amplia y alargada asociada a remanentes de conos fluviotorrenciales,

actualmente elevados con respecto al nivel del cauce del rio Mulato y se encuentra en la

133

zonas de almacenamiento y descarga, donde se encuentra como remanentes de conos

elevados con una superficie de morfología plana a ligeramente inclinada y que se han

formado por la acción de procesos hidrometeorológicos, que arrancan, transportan y

depositan material a lo largo de la microcuenca

Figura 45. Abanico Fluviotorrencial antiguo (Faan). Vista aérea. Vereda Villa Nueva.

Fuente. Servicio Geológico Colombiano (2017)

. Esta subunidad por la alta permeabilidad, la falta de cohesión y su alta gradabilidad son

susceptibles a removerse con facilidad por efectos de la escorrentía superficial e

infiltración cada que ocurre un evento de precipitación, que al final forman parte de los

flujos torrenciales.

4.5.2 Tectónica. La característica tectónica que presenta la microcuenca Mulato induce

a tener un especial cuidado en la planeación, desarrollo y manejo de la infraestructura

que se pretenda realizar, teniendo en cuenta que son 4 fallas geológicas con gran

influencia sobre la microcuenca.

Falla Dantayaco-Mulato. Es transversal a la Falla de Mocoa – La Tebaida y al parecer

es truncada por la misma. Presenta un alineamiento bastante recto del río del mismo

134

nombre y afecta el Monzogranito de Mocoa y las rocas sedimentarias del Paleógeno

de la Formación Pepino y Neógenas de la Formación Orito.

Figura 46. Falla Mulato


Figura 47 Falla Mocoa. La tebaida


Asociado a un segmento de su traza se presentan estructuras en boudinage (budines),

cuya geometría es controlada por esfuerzos extensivos o fracturas de cizalla y la

135

influencia de mecanismos de deformación plástica contra deformación frágil. Esta falla

está localizada al sureste de la zona de estudio alineando la quebrada Dantayaco; la cual

genera las cascadas del Fin del Mundo, y continúa al noroeste alineando el río Mulato

en la zona de estudio.

Falla La Tortuga, Según (INGEOMINAS & Geoestudios, 1998a; 1998b y Calvache

2015). Está asociada a diques dacíticos y cuerpos de mármoles, extendiéndose hacia el

SW en la zona de la cuenca, en donde genera alineación de algunas quebradas

tributarias de los ríos Rumiyaco y Pepino y así mismo la desviación del curso del río

Dorado para lograr la confluencia con el río Pepinito. Es una falla esencialmente vertical,

de rumbo N50-60ºE y movimiento siniestral, que afecta a las rocas del Monzogranito

Mocoa, fracturándolas durante el desplazamiento relativo de los bloques paralelos a la

fractura, particularmente en la zona donde el río Mulato tiene su nacimiento, (P 90). Esta

dinámica tectónica en interacción con la alta concentración de precipitación sobre la

zona, contribuyen a la formación recurrente de los flujos torrenciales.

Falla Campucana. Calvache, (2015). Corresponde a la estructura geológica que

se distribuye desde las terrazas del nacimiento de la quebrada Campucana, hasta su

conclusión en la Vereda La Cabaña en el Municipio de San Francisco, sobre la falla de

Sibundoy. El rumbo de la falla es de N37°E en el lugar de confluencia con el

cabalgamiento que se deriva de la Falla Tortuga. El plano de corte entre estas dos fallas

genera un ángulo recto, cuyo cateto adyacente es sobre la línea actual que se presentan

los deslizamientos reconocidos como áreas desnudas y degradadas en la clasificación

de coberturas y que continuamente afectan el sistema hídrico de la microcuenca, P,91,

siendo en gran parte responsable del fracturamiento del monzogranito y cuyos

fragmentos integran la composición de los flujos torrenciales.

Falla de Cantayaco. Según Calvache 2015, esta falla inversa de cabalgamiento que

en el área de la cuenca y sectores aledaños se comporta de carácter cubierta; es la

responsable de los procesos erosivos de remoción en masa del asentamiento sub-

normal de Villa Rosa y San Isidro (Antigua Villanueva – Norte). Aunque su despliegue es

136

cubierto como se mencionó, su localización sugiere un rumbo N71°E, con paso sobre el

sector de la escuela El Líbano, es decir en sentido transversal a la zona de ahorcamiento

de la hoya hidrográfica, (Calvache, 205), p,91.

Falla Mocoa-La Tebaida. Según (INGEONINAS 2013 y Minambiente 2014), Las

fallas La Tebaida y El Carmen marcan el límite más occidental de las unidades

sedimentarias del Mioceno en el Departamento del Putumayo. Se calcula que cerca de

la superficie los planos de falla tienen una inclinación cercana a los 30°, convergencia

oriental. En la microcuenca Mulato, la Falla La Tebaida divide las clases litológicas del

Monzogranito de Mocoa y el complejo de Terrazas – Formación Pepino, y es

precisamente en éste lugar donde actualmente se encuentra localizada la bocatoma El

Líbano, (p 91) y que por su cercanía a la quebrada las Palmeras y Mulatico, la actividad

tectónica de esta falla influye en el proceso erosivo y de remoción en masa de amplios

sectores aluviales y especialmente del abanico formado por la quebrada Las Palmeras,

considerada como la mayor aportante de material de gravas, arenas, limos, detritos, y

guijarros al cauce principal del rio Mulato. Existen suficientes evidencias para relacionar

el origen de los flujos torrenciales con la actividad tectónica por cuanto la microcuenca

Mulato se localiza en los sistemas tectónicos del flanco oriental de la cordillera de los

Andes a la altura del Nudo de Los Pastos y asociada localmente con el piedemonte

amazónico, la cual hace parte de un sistema de fallas principalmente de cabalgamiento

(Cooper, 1995).

Según el (SGC, 2017) en la zona se evidencian a nivel regional un sin número de

registros sismológicos, los cuales en parte se pueden asociar a los sistemas de fallas

anteriormente mencionados y que de forma indirecta se constituyen en detonantes para

generar los flujos torrenciales, por el constante fracturamiento y meteorización del

monzogranito de Mocoa en el direccionamiento de la falla Mulato y en secciones

transversales de las fallas Tebaida-Mocoa, Campucana y Cantayaco. Según la fuente

entre 1993 y septiembre de 2017 se obtuvo 332 sismos distribuidos en todo el

departamento del Putumayo, de los cuales solo un registro existente con epicentro que

se localiza dentro de la zona de la microcuenca

137

Figura 48.Localización de los movimientos en masa y de los epicentros de los sismos

de un radio de aproximadamente 20 km a partir de la ciudad de Mocoa.


4.5.3 Subsidencia en la microcuenca Mulato. Según el mapa de subsidencia de la cuenca

del río Mulato (figura 49) indica que los sectores de mayor “hundimiento” vertical se

alcanza hasta los 24 cm en escala general, con mayor integración en la zona de donde

el sistema de Fallas de Campucana se encuentra con el lineamiento que procede de la

Falla Tortuga. Al parecer el plano del lineamiento que se encuentra paralelo a la red

hídrica, es la estructura que delimita las acciones verticales de subsidencia. Estos

valores de subsidencia son indicadores de las áreas donde puede presentarse el efecto

de deslizamiento. En la figura 50, zona 1, se producen deslizamientos con gran

intensidad, sobre el área de nacimiento del drenaje izquierdo (frontal) con intercalaciones

sobre la primera zona de descarga y formación del drenaje principal, con orientación en

sentido de las pendientes sobre las áreas actualmente degradadas y que por efecto de

las altas precipitaciones estos materiales son transportados hacia el drenaje principal

para formar los flujos torrenciales, saturados de sedimentos y detritos.

En la zona 2, en 2015 se presentó un deslizamiento de gran magnitud reportado por la

empresa Aguas Mocoa ESP; y presenta una red continua de potenciales deslizamientos,

principalmente en la zona donde el tributario realiza cambio del patrón de drenaje

138

dendrítico a paralelo, ésta zona es la que genera las pérdidas de mayor material

superficial y recibe los aportes de las zonas altas que se proyectan con pendientes en

sentido del escurrimiento, y que finalmente por acción de las altas precipitaciones en la

zona entran a formar los flujos torrenciales . La zona 3, corresponde a los tributarios

menores que se encuentran sobre el talud anterior a los drenajes que desembocan

posterior a la unidad de captación. Aunque en extensión no tienen la misma cobertura

que las zonas anteriores la posibilidad que se llegase a ejecutar el evento es sobre la red

de drenaje, lo que complicaría de manera inminente la contribución de sedimentos,

material arcilloso, detritos y en consecuencia entran a formar parte de los flujos

torrenciales de la microcuenca.

En la zona 4, se presentan deslizamientos sobre la quebrada Mulatico, aguas arriba y

aguas abajo de la captación rural, los valores de intensidad presentes corresponden a

los topes superiores en el índice estimado. y su localización es variada; entre el cauce y

los hombros. Igualmente, sobre esta zona se presentan deslizamientos sobre la

cabecera de la quebrada Las Palmeras, con una alta carga de sedimentos y detritos, que

contribuyen a la formación de los flujos torrenciales. Por su parte. la quebrada el Líbano

zona 5, presenta unas pequeñas áreas de deslizamiento sobre la zona de divorcio con

el río Rumiyaco –sección Quebrada Los Ceballos-, la magnitud es de escala

representativa en el índice para un área que presenta subsidencia generalizada y que

desemboca en el único meandro del cauce principal. La zona 6, que representa el núcleo

posterior del asentamiento Villa Rosa II presenta áreas dispersas con potencial de

deslizamiento, cuyas áreas probables se localizan sobre el cauce conformado de

terrazas medias de material superficial poco cohesivo.

139

Figura 49. Subsidencia de la microcuenca Mulato (Unid. Milímetros)

Fuente. Aguas Mocoa ESP (2016)

Figura 50. Potencial de deslizamiento para el área de la Microcuenca Mulato

Fuente. Aguas Mocoa ESP (2016)

Según el (Servicio Geológico Colombiano, 2017) en el estudio de Zonificación de

susceptibilidad y amenaza por movimientos en masa de las subcuencas de las

quebradas Taruca, Taruquita, San Antonio, El Carmen, y los ríos Mulato y Sangoyaco

del municipio de Mocoa, realizado en 2017, en la microcuenca Mulato se identificaron

133 movimientos en masa tipo flujo y deslizamiento,

140

El tipo de movimiento que predomina en la subcuenca es el flujo con un total de 121,

seguido por movimientos en masa tipo deslizamiento con 7 y 5 movimientos no definidos.

Los subtipos de movimientos en masa corresponden a 120 flujos de tierra y 7

deslizamientos traslacionales. En términos de áreas se presentaron 6,97 movimientos

en masa por Km2 con un área deslizada de 0,23 Km2 y una relación de área deslizada

por área de la subcuenca de 0.012.

Figura 51 Mapa multitemporal 1962, Movimientos en masa microcuenca Mulato


Figura 52. Mapa multitemporal 1995-2005, Movimientos en masa microcuenca Mulato


141

Para el Servicio Geológico Colombiano (2017) La lluvia es el principal factor detonante

de los movimientos en masa activos identificados en el área de estudio y que dan origen

a los flujos torrenciales entre ellos los de mayor magnitud ocurridos entre el 31 de marzo

y el 1 de abril de 2017, y el 12 de agosto de 2018.

Las relaciones de los deslizamientos en masa con los sismos son prácticamente

descartables y así lo demuestra el Servicio Geológico Colombiano al relacionar los

deslizamientos con los sismos ocurridos en 20 kilómetros a la redonda en el municipio

de Mocoa (Figura 53 y 54).

Figura 53. Mapa multitemporal 2008-2016 Movimientos en masa microcuenca Mulato

Fuente. Servicio Geológico Colombiano (2.017)

Como puede observarse tanto los datos aportados por (Aguas Mocoa, 2016) y la

evaluación realizada por (Servicio Geológico Colombiano,2017) coinciden en que la zona

de mayor amenaza por deslizamientos es la zona 2 y 3 donde existen suelos con

formación aluvial y que aporta el mayor volumen de material a los flujos torrenciales del

rio Mulato.

142

Figura 54. Categorías de amenaza por deslizamientos-Microcuenca Mulato

Fuente. Servicio Geológico Colombiano (2.017)

4.6 SUELOS.

Los suelos de la microcuenca se caracterizan por la baja capacidad productiva y

limitaciones para el uso agropecuario (CORPOAMAZONIA-Fundación Cultural del

Putumayo, 2009). Tal como se describe en las asociaciones Sangoyaco y Mocoa,

contenidas en la siguiente tabla 56

143

Tabla 55. Caracterización de suelos Cuenca del rio Mulato

Fuente: (CORPOAMAZONIA-Fundación Cultural del Putumayo, 2009) citado por Calvache,

(2015) (p. 3)

4.6.1 Propiedades físicas y químicas de los suelos de la microcuenca Mulato y

microcuenca Las Palmeras. Los resultados indican que los suelos localizados en la

quebrada Las Palmeras son fuertemente ácidos, con un pH de 5,4, y con un nivel bajo

de Materia Orgánica con 1.6%, evidencia además un alto grado de erosión por

escorrentía superficial, lo que lo hace inviable para actividades agrícolas. El potasio y el

magnesio se encuentran en niveles altos con 0.51 y 3.7 meq/100 g respectivamente,

mientras que el calcio y las bases totales se encuentran en un nivel medio con 5.5

meq/100 g y 9.74 respectivamente. El porcentaje de saturación de bases son muy altas

en el caso del potasio, calcio y magnesio con 5.13%, 55.33% y 37.22% respectivamente.

144

Figura 55. Perfil de suelos sector bocatoma Las Palmeras-Microcuenca Mulato

Coordenadas: 010920-9 Norte- 0764123.8 W A.S,N,M : 944 m. Pendiente: 19% Materia orgánica: 20 cm Otro tipo de material: 25 cm Textura: Areno arcillo-limoso (Horizonte A) Textura: Areno arcilloso (Horizonte B). Temperatura superficie: 24.2 ªC. Temperatura 20 cm: 22.5 ªC Ph: 4.5

Fuente: El autor

Figura 56. Muestreo de suelos Quebrada Las Palmeras

A.S.N.M: 960 m. Pendiente 22% Materia orgánica: 15 cm Horizonte A: 20 cm Horizonte B: 35 cm Textura: Areno arcilloso Temperatura superficial: 25.2 ªC Temperatura a 20 cm: 24.4ªC

Ph: 5.0 Fuente: El autor

145

El intercambio catiónico, la relación Ca/Mg es de 1.49, con un nivel bajo de calcio

respecto al magnesio. La relación Mg/K está dentro de los límites aceptables con 7.25.

La relación Ca/K es de 10.78 y está dentro del margen aceptable para el potasio. Tanto

la textura calculada como la estimada al tacto coinciden en catalogar al suelo como arcillo

arenoso con 36.5% de arcilla, 45,5% de arena, 18% de limo. Una vez más se corrobora

la existencia de una mayor infiltración que en la muestra suelo del sitio de la bocatoma

Las Palmeras y la perdida de materia orgánica por lixiviación y arrastre de sedimentos

por escorrentía superficial, que ingresan al cauce principal del rio Mulato, formando parte

de los flujos torrenciales. Igualmente existe una alta presencia de bases disponibles para

donar y eso potencializa posiblemente la presencia de estas en el agua, debido al

fenómeno de lixiviación y escurrimientos. Ver (Anexos 2 y 3). Los suelos del sitio

Bocatoma Las Palmeras, contienen un pH de 4.8 considerado como fuertemente acido,

con un contenido de materia orgánica de 1.8% considerado como muy bajo. La

capacidad de intercambio catiónico es de 20 meq/100 g

Tabla 56. Interpretación de Análisis de suelos de la microcuenca Las Palmeras,

Fuente. El autor

Los niveles de fósforo, potasio y calcio son catalogados como de un nivel medio con

19.0, 0.26 y 4,90meq/100 g, respectivamente, e igualmente las bases totales con 8.36.

0,205,40

Bases

Totales

9,743,70

Aluminio

(meq/100 g)

5,50

SodioCalcio Magnesio

36,5 45,5

RESULTAD

O

Fósforo

(p.m.m.)

Valoración

1,60

48,55 0,01

TEXTURA ESTIMADA AL TACTO

TEXTURA

% DE ARENA% DE LIMO

x

Boro

RESULTADO CALCULADO

Fuertemente ácido

12,00

Bajo

0,51

RESULTADO

Valoración

1,49

Bajo nivel de Ca

respecto al Mg

Ca / Mg

xxx

RELACIONES ENTRE CATIONES

x x

Cobre

x

% de Saturación de Al

respecto a CIC efectiva

C.E.

(mmhos/cm)

RAS

NORMALAceptableMargen adecuado para

K

Dentro del margen

adecuado para el K

Mg / K ( Ca + Mg )

K

7,25

( Ca+Mg+K )

AlCa / K

Alto Medio

ANÁLISIS DE FERTILIDAD

M.O (%)

Manganeso MolibdenoHierro

Normal

(No sódico)

CICA

(meq/100 g)

5,13

18 ArcilloArenoso

7,25RESULTADO

Valoración

% DE ARCILLA TEXTURA CALCULADA

10,78

Arcillo arenoso

No hay problemas

con aluminio

Normal. Sin problemas

9,94

Muy alto

x &

Muy alto

2,01

PH

Muy alto Alto

2,01

Probablemente no hay

problemas con el

aluminio. Evaluar % de

saturación de Al.

Medio

VALORACIÓN

37,2255,33

0,03

PORCENTAJE DE SATURACIÓN DE BASES

CIC efectiva

(meq/100 g)

97,99

ELEMENTOS MENORES

0,30

Nivel normal

OTRAS DETERMINACIONES

Cinc

Alto

Digitar el código regional en la celda E9 de la hoja de Resultados (ver hoja REGIÓN).

Potasio

Bajo

&

Calibración análisis según 5a

aproximación para cultivos de :

146

Los niveles de magnesio son relativamente altos con 3.30 meq/100 g. Por otra parte, los

niveles de aluminio y sodio son normales con 0.4 y 0.30 meq/100 g.

La saturación de bases de calcio y magnesio presenta niveles muy altos con 51.37% y

37.67% respectivamente, mientras que los niveles de potasio y sodio están en un nivel

medio con 2,97 y 3.42% respectivamente, este último le da al suelo una connotación de

suelo normal no sódico. Respecto a la relación catiónica Ca/mg presenta un bajo nivel

de calcio respecto al magnesio con 1.36, mientras que la relación Ca/K con 17.31 y Ca+

Mg/K con 12.69 se encuentran dentro de los márgenes adecuados para el K. La textura

se caracteriza por el alto porcentaje de arenas con 47.5% superior al registrado en el

sitio dela quebrada las Palmeras, limo el 20% también superior al sitio antes mencionado,

mientras que el porcentaje de arcilla es menor con 32.5% que le dan una característica

de un suelo franco arcillo-arenoso, diferente al suelo de la quebrada Las Palmeras

determinado como un suelo arcillo arenoso.

Tabla 57. Interpretación de Análisis de suelos de la microcuenca Las Palmeras

Fuente. El autor

0,404,80

FINC

A:

Bases

Totales

8,363,30

Aluminio

(meq/100 g)

4,50

Sodio

Pasto

Calcio Magnesio

CULTIVO :

32,5 47,5

CÓDIGO

REGIONALREGIÓN

ÁREA:

RESULTAD

O

Fósforo

(p.m.m.)

Valoración

1,80

20,15 0,15

TEXTURA ESTIMADA AL TACTO

TEXTURA

% DE ARENA% DE LIMO

Ondulado

x

Boro

RESULTADO CALCULADO

Muy fuertemente

ácido

19,00

Muy bajo

0,26

RESULTADO

Valoración

1,36

Bajo nivel de Ca

respecto al Mg

Ca / Mg

xxx

RELACI ON ES EN TRE CATI ON ES

x x

Cobre

x

% de Saturación de Al

respecto a CIC efectiva

C.E.

(mmhos/cm)

RAS

NORMALAceptableMargen adecuado para

K

Dentro del margen

adecuado para el K

Mg / K ( Ca + Mg )

K

12,69

( Ca+Mg+K )

AlCa / K

RESULTADOS E INTERPRETACIÓN DEL ANÁLISIS DE SUELOS

Digitar el código regional en la

celda E9 2Medio

TOPOGRAFÍA:

Medio Medio

AN ÁLI SI S DE FERTI LI DAD

M.O (%)

CLIMA:

FECHA ANÁLISIS :

ALTURA (m.s.n.m.)

MUESTRA

Nº :

AGRICULTOR :

Manganeso MolibdenoHierro

Normal

(No sódico)

CICA

(meq/100 g)

2,97

20 FrancoArcilloArenoso

12,69RESULTADO

Valoración

% DE ARCILLA TEXTURA CALCULADA

17,31

Franco arenoso

No hay problemas

con aluminio

Normal. Sin problemas

8,76

Muy alto

x &

Muy alto

4,57

PH

Medio Alto

4,57

Probablemente no hay

problemas con el

aluminio. Evaluar % de

saturación de Al.

Medio

VALORACIÓN

37,6751,37

0,30

PORCEN TAJE DE SATURACI ÓN DE BASES

CIC efectiva

(meq/100 g)

95,43

ELEM EN TOS M EN ORES

3,42

Nivel normal

OTRAS DETERM I N ACI ON ES

Cinc

Alto

Digitar el código regional en la celda E9 de la hoja de Resultados (ver hoja REGIÓN).

Potasio

Medio

&

MICROCUENCA MULATO-BOCATOMA LASPALMERAS

VEREDA: LAS PALMERAS MUNICIPIO

Calibración análisis según 5a

aproximación para cultivos de :

22-II-2018

147

Como puede observarse existen diferencias relativamente significativas entre estos sitios

de muestreo aun estando muy próximos a menos de 800 metros, que los diferencia

significativamente por el tipo de cobertura, gradiente altitudinal, y unidad litológica. (Ver

anexo 2)

4.6.2 Infiltración de suelos - microcuenca Mulato. Los resultados permiten evidenciar la

velocidad máxima con que el agua penetra en las áreas de muestreo, dependientes de

factores como la textura, estructura del suelo, gradación, permeabilidad, coberturas entre

otros.En los dos sitios se presentaron velocidades diferentes de infiltración, debido al tipo

de cobertura (pastos enmalezados y pastos limpios), las cuales presentan características

de saturación diferentes por el gradiente altitudinal entre los dos sitios de muestreo. Por

una parte los suelos próximos a la bocatoma las Palmeras presentan menor velocidad

de infiltración (1 Cm /hora) y se encuentran a menos de 20 metros del cauce principal,

con un alto grado de saturación de los poros, mientras que el sitio de la quebrada las

Palmeras presenta mayor velocidad de infiltración (1.7 cm /hora ), con una cobertura de

pastos limpios altamente intervenidos con actividades pecuarias, y con un mayor

gradiente altitudinal que el sitio próximo a la Bocatoma Las Palmeras, con un suelo de

carácter aluvial conformado por agregados y suelos pobremente gradados y con una

mayor exposición a la erosión, y a la saturación de los poros especialmente cuando se

presentan precipitaciones de alta intensidad, que generan una mayor escorrentía

superficial y un escurrimiento más rápido, con mayor arrastre de sedimentos hacia el

cauce de la quebrada Las Palmeras, que finalmente entran a formar parte de los flujos

torrenciales del rio Mulato.

Estos valores de infiltración básica permiten evidenciar aún más la fragilidad de estos

suelos especialmente de la quebrada las Palmeras en donde confluyen una serie de

procesos de erosión, arrastre de sedimentos, y lixiviación al tratarse de suelos aluviales

compuestos por gravas, arenas, limos, y bloques subredondeados de fragmentos de

rocas metamórficas, que se han acumulado progresivamente por efecto de la

degradación y meteorización de las formaciones geológicas localizadas especialmente

en las zonas de captación y que son transportados y depositados en las zonas de menos

https://es.wikipedia.org/wiki/Suelo

148

pendiente. Esta zona se caracteriza por aportar los mayores volúmenes de materiales

de gravas, arenas y detritos a los flujos torrenciales del rio Mulato en cada evento de

lluvias extremas, que al parecer son producto de la dinámica tectónica de la falla la

Tebaida que precisamente atraviesa a la microcuenca Mulato por dicha quebrada.

4.6.2.1 Bocatoma Acueducto Las Palmeras.

Tabla 58. Características del sitio de muestreo (Bocatoma Las Palmeras)

Fecha de toma de datos 3 de febrero de 2018 Altura 944 msnm Coordenadas Norte: 010920.9 W. 0764123.8 Espesor horizonte de Orgánica 20 cm Espesor otro tipo de material 25 cm Estructura Arriba Franco-arcillo Estructura Abajo Arcillo limoso Pendiente 19% ph 4.9 Tipo de usos Pasto gramalote Temperatura superficial suelo 24.2 ªC Temperatura a 20 cm 22.5ªC Relieve Ondulado Distancia al cauce Mulato 25 metros Diámetro de anillos 30 cms anillo interior 55 cms anillo exterior

Fuente. El autor

Tabla 59. Datos de campo (Bocatoma Las Palmeras-Rio Mulato)

Hora Intervalo de Tiempo entre lecturas (Min)

(t)

Tiempo acumulado

(Min)

Nivel de agua

(cm)

Nivel de recuperación

del agua(recarga)

Lamina infiltrada para cada intervalo

(Cm) (Dh)

Laminas Infiltrada

acumuladas

Velocidad de

infiltración (cm/h)

10.00 0 0 0 15 .0 0 0

10.05 5 5 14.6 0.4 0.4 4.8

10.10 5 10 14.3 0.3 0.7 3.6

10.15 5 15 14.1 0.2 0.9 2.4

10.20 5 20 13.9 0.2 1.1 2.4

10.25 5 25 13.7 0.2 1.3 2.4

10.30 5 30 13.5 0.2 1.5 2.4

10.40 10 40 13.2 0.3 1.8 1.8

10.50 10 50 12.9 0.3 2.1 1.8

11.0 10 60 12.6 0.3 2.4 1.8

11.15 15 75 12.3 0.3 2.7 1.8

11.30 15 90 12.1 0.2 2.9 0.8

11.45 15 105 12.0 0.1 3.0 0.4

12.0 15 120 11.9 0.1 3.1 0.4

Fuente. El autor

149

Para la determinación de la velocidad de infiltración se empleó el coeficiente

I = (dh) * 60

(t)

Donde: I: Velocidad de infiltración en cm/hor; Dh: Lamina infiltrada para cada intervalo

(cm); t: Intervalo de tiempo entre lecturas (Min)

En relación con los datos calculados en cada uno de los ensayos, se tomó como criterio

el uso del promedio de los tres valores de menor velocidad de infiltración, con el fin

de asumir un criterio de mayor seguridad en la construcción de obras sin riesgo de

colapso. Luego, el valor de la velocidad de infiltración promedio es: 1 Cm /hora

a) Cálculo de los parámetros en la ecuación de la infiltración instantánea. Con los

datos de Infiltración acumulada y tiempo acumulado se obtiene el modelo matemático

Y = 0.1534X 0.6549

a = 0.1534 * 0.6549 = 0.10046

b = 0.6549 -1 = -0.3451

R2 = 0.9903 (coeficiente de determinación (r 2)

Figura 57 Infiltración acumulada incluyendo línea de tendencia y ecuación potencial.

Bocatoma Las Palmeras

Fuente. El autor

0,40,7

0,91,1

1,31,5

1,82,1

2,42,7

2,9 3 3,1

y = 0,1534x0,6549

R² = 0,9903

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 20 40 60 80 100 120 140

Infi

ltra

cio

n a

cum

ula

da

(cm

)

Tiempo acumulado (minutos)

150

Remplazando (a y b) en la ecuación de la velocidad de infiltración instantánea I= a*t b

Dónde: I = Velocidad de infiltración instantánea, expresada en cm/hora; t = Tiempo de

oportunidad (tiempo de contacto del agua con el suelo) expresado en minutos; a =

Coeficiente que representa la velocidad de infiltración para el intervalo inicial de tiempo

b = Exponente adimensional que varía de acuerdo a las características del suelo entre 0

y -1

I = 0.100461*t -0.3451

Figura 58. Estudio de infiltración en el área de la bocatoma Las Palmeras

Fuente. El autor

Determinación del tiempo que se tarda en alcanzar la velocidad de infiltración

básica mediante la ecuación

tb = -10*b

tb = - 10 * (-0.3451) = 3.451horas = 207.06 minutos

Remplazando el valor de (tb) en la ecuación se determina la velocidad de infiltración

básica

151

Ib = a* t b

Ib = 0.100461*t -0.3451

Ib = 0.0159cm/min = Ib = 0.96 cm/hora aprox: 1 cm/hora.

Corresponde a un suelo franco arcilloso. según clasificación (Brouwer et al. 1988). Según

IGAC 1990 es una infiltración básica moderadamente lenta IGAC 1990

4.6.2.2 Microcuenca Las Palmeras

Tabla 60. Características del sitio de muestreo (Microcuenca Las Palmeras)

Fecha de toma de datos 4 de febrero de 2018

Altura 964 msnm

Coordenadas Norte: W.

Espesor horizonte de M.Organ 20 cms

Espesor otro tipo de material 25 cms

Estructura Arriba

Estructura Abajo

Pendiente 18%

ph 5.0

Tipo de usos Pasto gramilla enmalezada

Temperatura superficial suelo 25.2 ªC

Temperatura a 20 cms 24.4C

Relieve Ondulado

Distancia al cauce Q Palmeras 20 metros

Diámetro de anillos 30 cms anillo interior 55 cms anillo exterior

Figura 59. Estudio de infiltración suelos de la microcuenca Las Palmeras.

Fuente. El autor

152

Tabla 61. Datos de campo (Microcuenca Las Palmeras)

Hora

Intervalo de Tiempo

entre lecturas

(Min) (t)

Tiempo acumulad

o (Min)

Nivel de

agua (cm)

Nivel de recuperación

del agua(recarga

) (cm)

Lamina infiltrada para cada intervalo

(cm) (Dh)

Laminas Infiltrada

acumuladas (cm)

Velocidad de

infiltración (cm/h)

9:30 0 0 0 15.0

.9:35 5 5 14.8 0.2 0.2 2.4

9:40 5 10 14.6 0.2 0.4 2.4

9:45 5 15 14.5 0.1 0.5 1.2

9:50 5 20 14.3 0.2 0.7 2.4

9:55 5 25 14.1 0.2 0.9 2.4

10.00 5 30 13.9 0.2 1.1 2.4

10.10 10 40 13.6 0.3 1.4 1.8

10.20 10 50 13.2 0.4 1.8 2.4

11.30 10 60 12.8 0.4 2.2 2.4

11.45 15 75 12.3 15.0 0.5 2.7 2.0

12:00 15 90 14.4 0.6 3.3 2.4

11.15 15 105 13.8. 0.6 3.9 2.4

11.30 15 120 13.3 0.5 4.4 2.0

Fuente. El autor

Para la determinación de la velocidad de infiltración se empleó el coeficiente

I = (dh) * 60

(t)

Dónde: I: Velocidad de infiltración en cm/hor; Dh: Lamina infiltrada para cada intervalo

(cm) : t: Intervalo de tiempo entre intervalos (Min))

Figura 60.Infiltración acumulada incluyendo línea de tendencia y ecuación potencial.

Quebrada Las Palmeras

Fuente. El autor

153

En relación con los datos calculados en cada uno de los ensayos, se tomó como criterio

de utilizar el promedio de los tres valores de menor velocidad de infiltración, con el fin de

asumir un criterio de mayor seguridad en la construcción de obras sin riesgo de colapso.

Luego, el valor de la velocidad de infiltración promedio es: 1.7 cm /hora

a) Cálculo de los parámetros de la infiltración instantánea. Con los datos de la

Velocidad de infiltración y tiempo acumulado se obtiene el modelo matemático

Y = 0.0386X 0.984

a = 0.0386 * 0.984 = 0.0379

b = 0.984 -1 = -0.016

R2 = 0.9975 (coeficiente de determinación (r 2)

Remplazando (a y b) en la ecuación de la velocidad de infiltración: I = 0.0379*t -0.016

Determinación del tiempo que se tarda en alcanzar la velocidad de infiltración

básica mediante la ecuación

Tb= -10b

tb = - 10 * (-0.016) = 0.16 horas = 10 minutos

Remplazando el valor de (tb) en la ecuación, se determina la velocidad de infiltración

básica

Ib = 0.0379*t -0.016

Ib = 0.0379 * 10 -0.016 = 2.19 cm/hora. Corresponde a un suelo franco arenoso, según

clasificación (Brouwer et al. 1988). Según clasificación del IGAC 1990, presenta una

infiltración básica (Moderada)

Los valores obtenidos de infiltración básica en la zona de la bocatoma Las Palmeras y

en la zona de la quebrada Las Palmeras son (1 cm/hor) y (2.19cm/hor)

154

respectivamente. Igualmente. la conductividad hidráulica saturada (Ksat) es igual al

valor obtenido de la infiltración básica si la infiltración es estrictamente vertical y el perfil

del suelo es profundo y uniforme (Coello. 2005.).

Tabla 62. Clases de conductividad hidráulica del suelo saturado. (Tomadas de SSDS.

1993).

Fuente. Soil Survey División Staff SSDS. 1993. citado en Jaramillo F. (2002)

El Soil Survey División Staff (SSDS. 1993) recomienda el uso de los límites críticos que

se presentan en la tabla 65. Por lo tanto, si los valores de infiltración básica son de

1cm/hor y 2.19 cm/hor, correspondiente a los suelos de la Bocatoma Las Palmeras y

microcuenca Las Palmeras permiten clasificarse con una conductividad hidráulica

saturada (Ksat) moderadamente alta en los dos casos, por estar en un rango entre 0.36

cm/hor y 3.6 cm/hor.

4.6.3 Granulometría de suelos microcuenca Mulato.

Tabla 63. Granulometría cuenca del Mulato (Abajo de la Bocatoma Las Palmeras)

TAMIZ Retenido

individual

% Material

Retenido

% pasa el

respectivo tamiz

Retenido

acumulado Diam.Pilg mm

4 4.75 102.5 12.78 87.22 12.78

10 2.0 138.6 17.29 69.93 30.07

20 0.84 154.9 19.32 50.7 49.39

40 0.42 144.5 18.02 32.59 67.41

60 0.25 120.5 15.03 17.56 82.44

100 0.15 68.4 8.53 9.03 90.97

200 0.075 46.7 5.83 3.2 96.8

Bandeja

recol.

6.0 0.75 97.6

Total 782.1

Fuente. El autor

155

Peso inicial 801.7 gramos. Perdidas en bandeja 6 gramos (finos) y retención en las

cribas 19.6 gramos. El total del porcentaje retenido acumulado no es el 100% por las

pérdidas de material, que al paso de los tamices queda atrapado en las mallas, o en los

bordes del tamiz

Figura 61. Curva granulométrica de suelos Abajo de la bocatoma Las Palmeras

Fuente. El autor

Según la formula se obtuvo los siguientes diámetros efectivos

Dx = [ D2 –D1 * log % x - log%1] + D1

Log%2 – log%1

D10 = 0.26 D30=0.44 D60=1.92

*Coeficiente de Uniformidad (Cu): D60/D10 = 1.92/0.26 = 7.38.

*Coeficiente de curvatura (Cc) = D302 / D10*D60 = 0.1936/0.499 = 0.38

*Porcentaje de gravas (G%): 100 - % pasa No 4 = 100 - 87.22= 12.78% (Porcentaje

retenido acumulado en el tamiz No 4)

*Porcentaje de arenas (S%) = % Pasa tamiz No 4 - % pasa No 200 = 87. 22 % -3.2% =

84.02

*Porcentaje de finos= 3.2% (Porcentaje que pasa en la No 200)

87,22

69,93

50,7

32,59

17,569,03

3,2

0102030405060708090100110

0,010,1110

Po

rcen

taje

que

pas

a

Abertura (mm)

Curva granulometrica Abajo Bocatoma

156

El coeficiente de uniformidad es mayor de 4. con 7.38 pero el coeficiente de curvatura es

menor de 1 y por tanto se considera un suelo pobremente gradado.

Es bien gradado cuando cumple con Cu ˃ 4 y 1 ˂C.C ˂3 se considera un suelo Grueso-

granular, cuando al menos del 50% pasa la malla 200 y en el caso de este suelo es de

3.2 %

Figura 62. Análisis de granulometría por el método de tamices.

Fuente. El autor

Tabla 64. Granulometría cuenca del Mulato (Encima de la Bocatoma Las Palmeras)

TAMIZ Retenido

individual

% Material

Retenido

% pasa el respectivo

tamiz

Retenido

acumulado

Diam.Pulg

mm

4 4.75 149.4 11.95 88.05 11.95

10 2.0 203.5 16.23 71.82 28.18

20 0.84 267.5 21.40 50.42 49.58

40 0.42 229.1 18.32 32.1 67.90

60 0.25 147.5 11.80 20.3 79.70

100 0.15 104.8 8.38 11.92 88.08

200 0.075 95.9 7.70 4.22 95.78

Bandeja

recol.

47.9 3.99 99.77

Total 1245.6

Fuente. El autor

Según la formula se obtuvo los siguientes diámetros efectivos

Dx = [ D2 –D1 * log% x - log%1] + D1

Log%2 – log%1

157

D10 = 0.16 D30= 0.40 D60= 2.63.

* Coeficiente de Uniformidad (Cu): D60/D10 = 2.63/0.16 =16.4.

* Coeficiente e curvatura (Cc)= D302 / D10*D60 = 0.16/0.42= 0.38

* Porcentaje de gravas (G): 100 - % pasa No 4 = 100 - 88.05 = 11.95 %. (Porcentaje

retenido acumulado en el tamiz No 4)

* Porcentaje de arenas (S%) = % Pasa tamiz No 4 - % pasa No 200 = 88.05-4.22 =

83.83 %. (100 - % grava -% de finos)

* Porcentaje de finos; 4.22 (porcentaje que pasa en la No 200)

El suelo se considera mal gradado. con partículas con tendencia a la uniformidad. El

coeficiente es de 16.4. y el coeficiente de curvatura es de 0.38 y no cumplen con la

condición de un suelo bien gradado. Cu ˃ 4 y 1 ˂C.C ˂3.

El suelo presenta unas propiedades mecánicas deficientes. Se considera un suelo

Grueso- granular, cuando menos del 50% pasa la malla 200 y en el caso de este suelo

es de 4.22 %

Figura 63. Curva de granulometría de los suelos (encima de la Bocatoma Las Palmeras)

Fuente. El autor

88,05

71,82

50,42

32,1

20,311,92

4,22

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

0,010,1110

Po

rcen

taje

que

pas

a

Abertura (min)

158

4.6.4 Calculo del límite líquido (Ll) y limite plástico (Lp) del suelo sitio Bocatoma Las

Palmeras. Se realizó un análisis del (Ll) y de (Lp) del suelo localizado encima de la

bocatoma Las Palmeras. El (Ll) se determinó por el método de Casagrande a partir de

una muestra de suelo con 12.78% de grava y 84.02% de arena. Para el (Ll), se hizo tres

replicas cuyos resultados se promediaron por medio de una gráfica logarítmica,

obteniéndose un contenido de humedad del suelo a 25 golpes, de esta forma se

determinó el (Ll) por medio de interpolación que se definió como el porcentaje de

humedad que contiene la muestra con respecto al peso seco al horno, en donde pasa

del estado líquido al plástico.

4.6.4.1 Calculo de Limite Liquido (Ll) (límites de consistencia).

Tabla 65. Resultados del límite líquido (LL) sector Bocatoma Las Palmeras.

Obtención de limite liquido Resultados Punto 1 Punto 2 Punto 3

Peso recipiente tara (gramos) 5.76 6.016 5.823 Peso recipiente (tara) + suelo (gramos) 32.037 25.268 27.139 Peso seco al horno (peso tara + suelo) 27.349 21.51 22.801 Contenido de humedad (%) 21.71 24. 25 25.55 Golpes 35 21 16 Contenido de humedad a 25 golpes (grafica) %) 23.4

Fuente. El autor.

Figura 64.Limite liquido de los suelos de la Bocatoma Las Palmeras.

Fuente. El autor

159

4.6.4.2 Calculo de Limite Plástico (Lp). Para determinar el (Lp) se realizó el ensayo con

la misma muestra de suelo utilizada para el ensayo de (Ll) por medio del método de

bastones o Rollitos, que fueron llevados al horno a (110ªC). para el cálculo de humedad,

determinando así el contenido gravimétrico de agua como (Lp). Para este ensayo se hizo

dos replicas.

Tabla 66. Resultados de laboratorio limite plástico- (LP). Método de rollitos

Método rollitos o bastones Muestra

Punto 1 Punto 2

Peso recipiente tara (gramos) 5.863 5.877

Peso recipiente (tara) + suelo (gramos) 15.403 15.466

Peso seco al horno (peso tara + suelo) 13.844 13. 896

Contenido de humedad (%) 19.53 19.57

Fuente. El autor

Tabla 67. Limite plástico de los suelos, Bocatoma Las Palmeras - Método rollitos.

Replicas Contenido de humedad (%)

1 19.53

2 19.57

Promedio 19.55

Fuente. El autor

Índice de plasticidad (IP) = Ll – LP IP = 23.4% – 19.55% = 3.85%. Considerado como

ligeramente plástico (areno-limoso). Este límite indica el margen de contenidos de agua

en que el suelo es moldeable y se dice que un suelo es “más plástico " que otro si tiene

un índice de plasticidad superior. El índice de plasticidad según el resultado obtenido es

parcialmente cohesivo

Un contenido de humedad menor al 19.55% hace que suelo se comporte como un

semisólido y su estabilidad se debe a las fuerzas de cohesión, mientras que un contenido

mayor a 23.4 de humedad hace que el suelo se comporte como un fluido y su estabilidad

está supeditada a las fuerzas de adhesión. Se afirma que el contenido óptimo de

humedad del suelo está entre el 20 y el 23% y este comportamiento hace que el suelo

se comporte de una manera estable.

Límite de contracción

160

Donde; SL = límite de contracción; LL = limite liquido; LP = límite plástico

SL= 58.5 +879.75 / 48.85= 19,21%. A partir de este contenido de humedad, las

pérdidas de agua no afectan dimensionalmente al sólido

Figura 65.Preparación de la muestra para cálculo de Limite líquido y Limite plástico por

el método de Casagrande y rollitos respectivamente.

Fuente. El autor

4.7 ZONIFICACIÓN AMBIENTAL DE LA MICROCUENCA MULATO

La figura 66 muestra que la zona alta de la cuenca donde se encuentra el Monzogranito

de Mocoa se considera como Área de Importancia ambiental, y se encuentra ocupada

como bosque denso y las rondas de bosque Ripario en conjunto con la red hídrica, y por

su parte la zona de deslizamiento recibe la categoría de área de rehabilitación. La zona

con mayor intervención antrópica corresponde al área de restauración ecológica,

localizada desde las zonas altas de nacimiento de los drenajes Las Palmeras y Mulatico

hasta la vereda Líbano y Villanueva, donde existe vegetación secundaria, también se

161

localiza sobre las zonas de amortiguación en áreas de pendiente y donde los predios

deben ganar la continuidad de bosques.

Las zonas de desarrollo Agrosilvopastoriles se concentran sobre las áreas que

actualmente tienen coberturas de pastos limpios, enmalezados y parcialmente en pastos

arbolados. Estas áreas deben tener un tratamiento especial de conservación y

restauración de los relictos de bosques inmersos, que permitan la continuidad, rotación

y disminución de la fragmentación de dichos ecosistemas. Las áreas de rehabilitación

corresponden a aquellas zonas donde la actividad silvopastoril ha intervenido coberturas

de bosques abiertos o fragmentados, del mismo modo donde se requiere recuperar la

ronda hídrica. La Subzona agrícola se establece sobre los predios peri-urbanos que

desarrollan actividades de sustento unifamiliar, dónde el nivel de ocupación puede llegar

a ser la mitad del predio y que el sistema productivo es de baja intensidad. Y en el mismo

paralelo, la zona urbana sigue conservado sus condiciones definidas en el PBOT vigente.

Empresa Aguas Mocoa ESP (2016)

Figura 66 Zonificación Ambiental de la microcuenca Mulato

Fuente. Empresa Aguas Mocoa ESP (2016)

162

5. DISCUSION Y ANALISIS DEL ORIGEN DE LOS FLUJOS TORRENCIALES

5.1 RELACIÓN DEL (EFECTO FOEHN). CON LOS FLUJOS TORRENCIALES DEL RIO

MULATO.

El efecto Foehn de acuerdo a lo planteado por (Arnenta, 2003) es un fenómeno que tiene

lugar cuando una masa de aire caliente y húmedo se ve obligado a ascender (ladera de

barlovento) una montaña lo cual hace que la masa de aire se enfríe de forma adiabática

y si contiene suficiente humedad, el vapor de agua puede llegar a condensarse y formar

nubosidad de desarrollo vertical por forzamiento orográfico. Este efecto se relaciona con

las altas concentraciones de nubosidad y de altas precipitaciones en el piedemonte de

la Cordillera Oriental y más específicamente sobre la red hidrográfica que se forma en

dicha estribación. Este fenómeno es aún más acentuado si se tiene en cuenta que el

municipio de Mocoa está en medio de una estribación de la Cordillera Oriental y la

Serranía de los Churumbelos, e implica que los vientos alisios provenientes de noroeste

y del suroeste converjan y se determine como una zona de confluencia intertropical

(ZCIT), caracterizada por la presencia de nubes de gran desarrollo vertical, aumento de

la inestabilidad atmosférica y una mayor frecuencia e intensidad de las precipitaciones

sobre ella.

Para el caso de la microcuenca Mulato, gran parte del año se encuentra recurrentemente

cubierta de nubosidad, las cuales probablemente se forman por la acción de los vientos

alisios provenientes de la Amazonia Colombiana. Esta probabilidad concuerda con lo

expresado por Narváez, G., & G. León. (2001) por el hecho de existir un cinturón

montañoso que separa la región de la Amazonia, es determinante para establecer

condiciones locales de circulación debido al ascenso orográfico de las masas de aire

caliente procedentes de esta zona. Estas corrientes de aire caliente al ascender por esta

estribación de la cordillera oriental pierde temperatura, y a la vez expande por cuanto la

presión disminuye con la altura, debido a que el gradiente térmico ambiental, origine una

relación inversa que al aumentar la altura, se disminuya la temperatura y como

163

consecuencia se genere una continua y densa condensación de vapor de agua; la cual

conduce a una liberación de calor latente y se produzca una alta concentración de nubes

y por ende lluvias con alta intensidad, más aun si se corrobora lo expresado por Flórez

& Jiménez (1993) al afirmar que la vertiente oriental es más húmeda que la occidental,

no obstante, es más abrupta y sus pendientes son mucho más altas lo cual afecta el

cambio de la temperatura con la altura.

El efecto Foenh juega un papel importante en la formación de los flujos torrenciales del

rio Mulato, al originar precipitaciones de alta intensidad y concentración, que al hacer

contacto con los diferentes tipos de suelos y formaciones geológicas con alto grado de

meteorización y una acentuada dinámica litológica, generan arrastre de grandes

cantidades de detritos, y escombros que al combinarse con el agua de escorrentía

forman los flujos torrenciales altamente saturados.

5.2 RELACION DEL FENÓMENO DE SUBSIDENCIA, CON LOS DESLIZAMIENTOS Y

LOS FLUJOS TORRENCIALES.

Como se mencionó anteriormente para su análisis se utilizó un modelo de cambio

interferométrico de subsidencia, que permitió conocer el asentamiento y fracturamiento

superficial como resultado de los cambios tensionales del suelo y la dinámica tectónica

de la microcuenca. Este fenómeno de subsidencia se determinó como un hundimiento

vertical que alcanzo hasta los 24 cm en escala general, con mayor integración en la zona

de donde el sistema de Fallas de Campucana se encuentra con el lineamiento que

procede de la Falla Tortuga, al parecer el plano del lineamiento que se encuentra paralelo

a la red hídrica, es la estructura que delimita las acciones verticales de subsidencia.

Según Aguas Mocoa ESP (2015) el resultado de los valores de subsidencia son

indicadores de las áreas donde pudiese presentarse el efecto de deslizamiento y que

según la investigación las magnitudes de estos deslizamientos son proporcionales a la

magnitud de subsidencia, al comparar el mapa de subsidencia y el mapa de

deslizamientos. (figuras 49 y 50).

164

En la zona 1, se presentan los mayores valores de subsidencia entre 17.96 y 22.65 mm

y coincide con los índices de mayor intensidad de deslizamientos que se dan en el área

de nacimiento del drenaje izquierdo (frontal) con intercalaciones sobre la primera zona

de descarga y formación del drenaje principal, con orientación en sentido de las

pendientes sobre las áreas actualmente degradadas. En la zona 2, la magnitud de

subsidencia esta entre 18.5 y 24,15 mm y coincide con los sucesos de deslizamiento de

gran magnitud ocurrido en 2015-2018-2019 y que fue reportado por Aguas Mocoa ESP,

principalmente en la zona donde el tributario realiza cambio del patrón de drenaje

dendrítico a paralelo, y que ha generado grandes pedidas de material superficial.

En la zona 4, sobre la quebrada Mulatico, existe un alto potencial de deslizamiento y los

valores de intensidad presentes corresponden a los topes superiores en el índice de

deslizamiento, aunque el valor de subsidencia está entre 3.89 a 0.79 mm y gran parte de

este potencial es atribuido a la intervención antrópica. Esta situación se presenta

igualmente en la zona 5, con pequeñas áreas de deslizamiento sobre la zona de divorcio

con el río Rumiyaco –sección Quebrada Los Ceballos-dicha subsidencia es

generalizada. En la zona 6, se encuentran áreas dispersas con alto potencial de

deslizamientos con tres niveles de subsidencia (3.8 a 8.5 mm) siendo el de mayor

cobertura en la microcuenca, otro de (5.48 a 0.79 mm) de muy poca presencia en la

cuenca y otro de (0.79 a 3.8 mm). Las áreas con mayor cobertura de subsidencia en la

microcuenca están comprendidas entre (3.8 y 8.5) correspondiente al 50% de cobertura

de la cuenca y (0.79 a 5.48 mm) que ocupa aproximadamente el 40% de la extensión

total. Los otros niveles de subsidencia alcanzan el 10% de la extensión total.

Para el caso de la investigación el fenómeno de subsidencia probablemente se origina

por acción antrópica, y según Tomás, Herrera, Delgado y Peña (2008) por causas

naturales sobre formaciones como el yeso y las rocas carbonáticas, muy solubles en

agua bajo determinadas condiciones pudiendo llegar a generar grandes sistemas de

huecos interconectados entre sí cuya deformación, y colapso, en caso extremo, generan

una subsidencia con un carácter localizado. Según (González Vallejo et al., 2002)

también se presenta por el descenso de nivel freático por estiajes prolongados, la

165

disolución natural del terreno y lavado de materiales por efecto del agua, los procesos

morfotectónicos y de sedimentación o los procesos de consolidación de suelos blandos

u orgánicos. Las causas de estos procesos según, Prokopovich (1979) se debe a

aquellos movimientos de la superficie terrestre asociados a procesos geológicos

internos, tales como pliegues, fallas, vulcanismo, etc, siendo los pliegues y las fallas las

más predominantes en la microcuenca Mulato.

Como puede evidenciarse esta gran concordancia de las áreas más propensas al

fenómeno de subsidencia con las áreas más susceptibles a deslizamientos, y

acompañados de una alta precipitación superior a los 3000 mm anuales y en el caso

puntual del evento ocurrido el 31 de marzo de 2017, con una precipitación de 125 mm

caída durante un periodo de 4 horas, se constituyen en los componentes principales de

los flujos torrenciales que ocasionaron pérdidas de más de 500 personas y gran parte de

la infraestructura física urbana de la ciudad de Mocoa.

5.3 RELACION DE LA GEOLOGIA Y LA DINÁMICA TECTÓNICA CON LOS FLUJOS

TORRENCIALES.

La inestabilidad geológica de la microcuenca Mulato, es considerada como uno de los

factores determinantes de los eventos que inducen a la inestabilidad de los taludes y los

suelos, más aún si se encuentran acompañadas de fuertes pendientes, de una compleja

dinámica tectónica y de altas precipitaciones. La microcuenca esta soportada en gran

parte por el Monzogranito Mocoa que litológicamente está compuesto por

cuarzomonzonitas, granodioritas y en menor proporción por cuarzodioritas, con un

avanzado estado de meteorización, en gran parte por la actividad tectónica ejercida por

7 fallas geológicas que lo intervienen, dando como resultado la formación de suelos

residuales (saprolitos) de gran espesor, que ocupan la parte central de la microcuenca.

La formación Pepino juega un papel muy importante en la formación de los flujos

torrenciales del rio Mulato y se evidencia en la coloración marrón a rojiza muy recurrente

en cada evento torrencial. La parte inferior de esta formación consta de un conglomerado

166

polimígtico, constituido por guijarros, cantos de cuarzo lechoso, chert negro, liditas y

rocas ígneas, mientras que la parte superior está constituida por un conglomerado con

intercalaciones de arcillolitas y limolitas de color gris a rojo y areniscas arcillosas que al

meteorizarse forman suelos amarillo-rojizos. Esta formación es muy alterada por la

dinámica tectónica de la microcuenca y por su alto grado de meteorización aporta

grandes volúmenes de residuos de arcillolitas, especialmente provenientes del Miembro

Superior (E2E3pes). Estos residuos se aprecian claramente a lo largo del recorrido del

cauce y se constituyen en componentes importantes de los flujos torrenciales de la

microcuenca Mulato, al ser removidos en cada evento de lluvias.

La Falla La Tortuga, está asociada a diques dacíticos y cuerpos de mármoles y se puede

relacionar con la formación de los flujos torrenciales por el aporte recurrente de material

pétreo y de sedimentos. Es una falla esencialmente vertical, que afecta rocas del

Monzogranito Mocoa, particularmente en la zona de captación del río Mulato donde tiene

su nacimiento. Esta falla incide en la dinámica de meteorización, especialmente en los

afloramientos del batolito de Mocoa, que, al hacer contacto con las altas precipitaciones

en la zona, se trasforman en uno de los componentes más importantes de los flujos

torrenciales, provenientes especialmente de la zona de captación de la microcuenca.

La falla Cantayaco es una falla inversa de cabalgamiento, que se comporta de carácter

cubierta; y es la responsable de los procesos erosivos de remoción en masa del

asentamiento sub-normal de Villa Rosa y San Isidro (Calvache, 2005). p.91. Esta falla

también es responsable de gran parte del proceso de meteorización del batolito de

Mocoa y de la formación de deslizamientos que en su contacto con las altas

precipitaciones se convierten en flujos de detritos y/o flujos torrenciales. La Falla Mocoa-

La Tebaida divide las clases litológicas del Monzogranito de Mocoa y el complejo de

Terrazas – Formación Pepino, y precisamente en éste lugar se localiza la bocatoma El

Líbano, y se encuentra además muy cerca a la quebrada las Palmeras y Mulatico. Esta

falla a través de los años ha influido notoriamente en el proceso erosivo y de la remoción

en masa de amplios sectores de la vereda Las Palmeras, especialmente en suelos de la

formación Aluviones (Q2al) y el abanico formado por la quebrada Las Palmeras,

167

considerada como la mayor aportante de material de gravas, arenas, limos, detritos, y

guijarros a los flujos torrenciales del rio Mulato.

La inestabilidad geológica, como el fracturamiento de las rocas tectónicas, las

esquistosidades y la orientación de las fallas influyen en la formación de deslizamientos

que, al hacer contacto con las intensas lluvias, se trasforman en los flujos torrenciales.

Según Oporto (2006) citado por Arévalo y Parias (2013) el alto grado de fracturamiento

que se observa en algunos sectores favorece la caída de rocas y los deslizamientos

traslacionales. Otras características de estas rocas es el alto grado de meteorización, el

que se ve reflejado en suelos arcillosos residuales de hasta 4 m, generalmente en

abrupto contacto con la roca relativamente fresca.

5.4 RELACION DE LA DIMAMICA DE LAS COBERTURAS CON LA FORMACION DE

LOS FLUJOS TORRENCIALES.

Para el análisis se tuvo en cuenta la evolución de las coberturas ocasionadas en el

periodo 1999-2017, y la multitemporalidad de los movimientos en masa evaluada

procesada por el SGC (2017), a partir de fotografía aéreas 1962-1995 e imágenes lansat

y ortofotomosaicos 2002,2005, 2008, 2010 y 2017 por cuanto muchos movimientos en

masa están relacionados al cambio de coberturas y uso del suelo e inciden en la

formación de los flujos torrenciales del rio Mulato.

El cambio de la cobertura vegetal asociado con la expansión de la agricultura, la

urbanización y la contaminación tienen una profunda influencia en los procesos

hidrológicos, que es necesario investigar tanto en cuencas pequeñas como a nivel

regional (Sahagian, 2000; Sharma et al., 2000). Varios autores señalan que las

coberturas naturales influyen en las propiedades hidrológicas y mecánicas del suelo,

favoreciendo la estabilidad de las pendientes (Dai y Lee, 2002), y algunas propiedades

del suelo como cohesión, adhesión, plasticidad, el ángulo interno de fricción, el peso de

los materiales superficiales y la presión de agua en los poros del suelo, tienden a ser

modificados por la presencia de la vegetación, con lo cual mejora la cohesión efectiva

168

del suelo, se refuerza la matriz del suelo y aumenta el potencial del suelo, a través de la

evapotranspiración y la intercepción (Gómez y Kauzoghu, 2005). La microcuenca Mulato

presenta alta intervención especialmente en la Vereda Las Palmeras y Chonyataco, y es

donde se evidencia el mayor cambio de cobertura y de usos de suelo y donde se refleja

una alta susceptibilidad de movimientos en masa, y por ende se constituye en la zona de

mayor aporte de materiales a los flujos torrenciales de la microcuenca. Esta alta

intervención sobre las coberturas, afectan los procesos de infiltración del suelo y la

evapotranspiración, así como la fuerza radicular, disminuyendo con esto la estabilidad

de taludes e incrementando el riesgo de deslizamientos.

La dinámica de las coberturas y los movimientos en masa tipo flujo están muy

relacionados con los flujos torrenciales del rio Mulato, por cuanto estos materiales por la

acción de las lluvias de gran intensidad y duración que son muy recurrentes en la

microcuenca, son arrastrados hacia el cauce del rio Mulato en forma de lodos, flujos de

detritos, y flujos de grandes bloques de rocas, cargados de una matriz arenosa, limosa y

arcillosa y materia orgánica.

Según Jojoa, (2003), la cobertura vegetal juega un papel fundamental en la respuesta de

la cuenca, a la alta torrencialidad de los ríos de la zona, las elevadas pendientes y el

corto tiempo de tránsito de los caudales son también factores determinantes en una

crecida, como ha quedado demostrado con las avenidas torrenciales históricas que han

ocurrido en la cuenca del río Mulato.

En la tabla 54 se evidencia un notable deterioro en las coberturas, especialmente en la

disminución del bosque natural denso durante el periodo 1999-2017 que disminuyó en

66.74 hectáreas correspondiente al 3.8% de la cobertura total. Esta situación puede

considerarse como un factor determinante en el origen de los flujos torrenciales, como

los que ocurrieron en marzo de 2017 y agosto de 2018 en la ciudad de Mocoa.

Por otra parte, el área de bosque ripario disminuyo ostensiblemente durante el periodo

1999-2017 en 36.5 hectáreas, correspondiente al 2.09% de la extensión total, atribuible

169

en parte a la expansión urbana sobre la parte media de la microcuenca, y la invasión de

la ronda hídrica especialmente con establecimiento de cultivos, y en gran parte al

arrasamiento de estos bosques por efecto de flujos torrenciales. La apertura de

pastizales en la microcuenca también es preocupante por cuanto en el mismo periodo

aumentó la extensión de pastos en 27.16 hectáreas correspondiente a 1.55 % de la

cobertura total.

Figura 67. Áreas desnudas por procesos naturales y antrópicos. Microcuenca Mulato.

Fuente. El autor

Figura 68 Cauce de la Quebrada Las Palmeras

Fuente. El autor

170

Es evidente que esta desprotección del suelo al ser reemplazada por praderas, ha

acelerado el proceso de movimientos en masa tipo flujo, en la zona de almacenamiento

de la microcuenca, donde existen potreros limpios, especialmente sobre la vereda Las

Palmeras, Villanueva, y la vereda Chontayaco y que aportan la mayor cantidad de

materiales a los flujos torrenciales del rio Mulato.

Las tierras desnudas y degradadas se incrementaron durante este periodo en 10.6

hectáreas correspondiente al 0.57% que, al continuar con esta tendencia, los procesos

de erosión y deslizamientos se incrementarán en los últimos 20 años y por ende la

probabilidad de ocurrir las avenidas de flujos torrenciales se incrementan. El proceso de

expansión urbana sobre la microcuenca es quizá el factor más preocupante ya que el

incremento desde 1999 a 2017 fue de 48.83 hectáreas, correspondiente al 2.48% de la

cobertura total, lo que implica una desprotección de la ronda hídrica, y de la disminución

del área de bosque ripario sobre la microcuenca. Entre 1999 y 2017 se han producido

cambios importantes en 514,4 hectáreas, correspondiente al 29.44% del área total de

cobertura, en incremento de áreas degradadas, áreas de tejido urbano continuo y

descontinuo, disminución de bosques ripario, disminución de bosque denso, aumento de

pastos limpios entre otros, que han sido determinantes en el comportamiento hidrológico

e hidráulica de la microcuenca, con la generación de flujos torrenciales de gran magnitud

como los que ocurrieron en 2017 y 1018.

En la información que recopiló Jojoa en 2003, se afirma que debido a que las áreas más

susceptibles a la erosión por remoción en masa se localizan en la cabecera de la cuenca

Mulato, en el caso de presentarse dicho evento y que genere taponamiento en el cauce

del curso de agua principal, no se prevé que se logre grandes volúmenes de agua,

mientras se conserve la buena cobertura vegetal de las cuencas. Pero en contraste con

lo investigado por el SGC (2017) determina que la zona de mayor susceptibilidad a las

remociones en masa se sitúan sobre la microcuenca Palmeras, tributaria del rio Mulato

y como se afirmó inicialmente es la que aporta más materiales a los flujos torrenciales

del rio Mulato, lo que permite afirmar que durante los últimos 15 años la mayor

susceptibilidad de los deslizamientos se ha trasladado a la microcuenca Las Palmeras,

171

y esto lo reafirma el incremento de cambio de cobertura de Pastos que se incrementó

en el periodo en 27.16 hectáreas e incrementándose consecutivamente las tierras

desnudas y degradadas en 10.6 hectáreas.

5.5 RELACION DEL COMPORTAMIENTO PLUVIMETRICO CON LOS EVENTOS DE

FLUJOS TORRENCIALES

La variabilidad climática y el cambio ambiental global han provocado variaciones en los

patrones climáticos conocidos, generando situaciones de desastres por amenazas

hidrometeorológicas, especialmente deslizamientos (Crozier 2010; Glade y Crozier 2005;

IPPC 2007). Por esta razón, se han hecho intentos para comprender mejor la relación

entre la precipitación y el desarrollo de procesos de remoción en masa (Ibsen y Casagli

2004), que al final se convierten en flujos torrenciales. Algunos estudios se han enfocado

en la relación intensidad-duración (I-D) de la precipitación en diferentes climas y

configuraciones morfológicas (Caine 1980; Chleborad 2001; Crozier 1999;) citados por

López Filun A. 2015.

Para la investigación se analizaron las series de precipitaciones de las tres estaciones

de mayor influencia espacial en la microcuenca Mulato (Campucana, Patoyaco. y

Acueducto Mocoa) con un periodo común de 20 años de observación y se contrastaron

con los principales eventos de flujos torrenciales ocurridos en Mocoa. durante el periodo

1947 a 2017.

Tabla 68. Eventos históricos de los flujos torrenciales del río Mulato.

Fecha Evento Descripción

1947 Flujo torrencial del río Mulato Remoción en masa en la parte alta de la cuenca y represamiento. largo período de lluvias. Pérdida de viviendas. animales domésticos y cultivos.

1971 Flujo torrencial del río Mulato y Mocoa

Bocatoma del acueducto semidestruida. Cinco viviendas con daños y pérdida de animales domésticos.

1989 Julio 6

Flujo torrencial del río Mulato. Mocoa y Sangoyaco.

El río rebasó el muro de protección y corrió por la Avenida 17 de Julio. Daño a la infraestructura de varias viviendas

1994 Flujo torrencial del río Mulato y Sangoyaco

Sectores inundados como la plaza de mercado y barrio Miraflores. Pablo VI y Naranjito. Destrucción parcial del puente peatonal. ubicado en el barrio Miraflores.

172

Fecha Evento Descripción


El río Mulato salió de su cauce y llegó al barrio Avenida 17 de Julio.


Pérdida de hectáreas de pastizales y ganado vacuno. de cultivos de caña.

2001 Flujo torrencial del río Mulato Barrio Avenida 17 de Julio afectado

2009 Flujo torrencial del río Mulato Inundación de los barrios San Agustín. Naranjito. José Homero. Avenida 17 de Julio. Miraflores y 5 de septiembre.

2010 Flujo torrencial del río Mulato Afectación de la bocatoma del acueducto municipal.

2012 Flujo torrencial del río Mulato Inundación de los barrios Pablo VI. Libertador. Independencia. San Agustín. Progreso y Avenida 17 de Julio. Los muros de contención dañados. Desbordamiento del río Mulato.


Más de 300 muertos. 400 heridos y 36 barrios afectados. (El Espectador. “Tragedia de Mocoa: ¿es posible prevenir catástrofes similares a la de Mocoa”. 14 de abril).

2018 Flujo torrencial del rio Mulato Más de 200 damnificados y 50 viviendas afectadas, 5 barrios afectados (Naranjito, José Homero, Miraflores, Pablo VI y Avenida 17 de julio). Daños a la infraestructura pública (puentes y vías. 12 de Agosto de 2018.

Fuente. El autor, (Adoptado de Romo (2015) y de INGEOMINAS (1994); Valencia (1997);

Fajardo (1999) citado por Jojoa (2003) y Universidad Nacional 2017. Complementado por el

autor.

Tabla 69. Comportamiento de las lluvias en relación con los eventos históricos de flujos

torrenciales del río Mulato.

Fecha

Estación Meteorológica (Climatológica

ordinaria) Acueducto Mocoa

Estación meteorológica (Pluviométrico)

Patoyaco

Estación meteorológica (pluviométrica)

Campucana

1947 No existe datos No existe datos No existe datos. Sin embargo se reportaron eventos torrenciales de gran poder destructivo

Mayo de 1971 No existe datos No existe datos No existe datos. Sin embargo se reportaron eventos torrenciales de gran poder destructivo.

Febrero de 1989

Faltan datos en la serie para todo el mes de febrero de 1989

No existe datos Los datos de precipitación no evidencian relación con los flujos torrenciales.

Julio 6 de 1989

Precipitación de 111.5 mm Evidencia relación con los flujos torrenciales

No existen registros No existen registros

7 de junio de 1994

Precipitación 118.5 mm. Los datos de precipitación sí evidencian relación con

No existe datos Los datos de precipitación no evidencian relación con el evento de flujos torrenciales.

173

Fecha




Patoyaco


Campucana

el evento de flujos torrenciales.

17 de abril de 1997

Precipitación 120.5 mm. Si evidencia una relación con los flujos torrenciales

No existen datos Precipitación 91.5 mm. Los datos de precipitación evidencian relación con el evento de flujos torrenciales

1998 (6 Julio) Precipitación 1.5 mm. Los datos de precipitación no evidencian relación con el evento de flujos torrenciales.

No existen datos Precipitación 4.0 mm. Los datos de precipitación no muestran relación con el evento fe flujos torrenciales

2001 (27 junio)

Precipitación 70.2 mm diarios. Los datos de precipitación sí muestran relación con el evento torrencial

Precipitación diaria 30.5 mm. Los datos de precipitación no evidencian relación con el evento de flujos torrenciales. Sin embargo fue la segunda precipitación más alta del año con, 113.5 mm.

Precipitación 115 mm. Los datos de precipitación sí evidencian relación con los flujos torrenciales.

2009 (3 de Junio)

Precipitación 76.3 mm. Los datos de precipitación no evidencian una relación indirecta con los flujos torrenciales.

Precipitación 66.1 mm. Los datos de precipitación si evidencian relación con los flujos torrenciales.

Precipitación 124.7 mm. Los datos de precipitación sí evidencian relación con los flujos torrenciales.

2010 (Mayo-Junio)

Avenida torrencial 23 de mayo, con una precipitación de 68.0 mm, si tiene relación con dicho evento. Siendo la precipitación más alta del mes.

El 7 de junio evento de flujos torrenciales con una precipitación de 93.5 mm, si existe relación con dicho evento, y coincide con la precipitación diaria más alta del año.

El 23 de mayo con 0 mm de precipitación, no tiene relación con dicho evento de flujos torrenciales. El 7 de junio con una precipitación de 17.8 mm, permite deducir que existe una relación indirecta, con dicho evento, por cuanto el día anterior registro una precipitación alta con 45,0 mm siendo la más alta del mes, y se presume que dichos flujos torrenciales son la acumulación de la precipitación del día anterior.

El 23 de mayo con una precipitación de 12.0 mm no tiene relación con el evento.

El 7 de junio de 2010 con una precipitación de 48.7 mm la segunda más alta del mes, presenta una relación con dicho evento.

2012 (Marzo) El 30 de marzo la estación registro la precipitación más alta del mes y del año con 124 mm, e indica una

El 30 de marzo con una precipitación de 52,9 mm tiene una relación con dichos flujos torrenciales.

El 30 de marzo con una precipitación de 130 mm si tiene relación con dicho evento, y coincide con la alta precipitación registrada

174

Fecha




Patoyaco


Campucana

relación directa con los flujos torrenciales.

en la estación Acueducto Mocoa durante dicho día..

2017 (31 de Marzo-1 de Abril)

El 31 de marzo se registró una precipitación de 129,3 mm siendo la más alta del año y del mes e indica una relación directa con el evento de flujos torrenciales ocurrida el 31 de marzo..

Los datos de precipitación registrados en dicha estación evidencian poca relación con los flujos torrenciales del 31 de marzo, ya que los valores son bajos con 55 mm y 4.3 mm para el 1 de Abril.

La relación registro el 31 de marzo una precipitación diaria de 140.3 mm, siendo la más alta del año y esto demuestra relación con los flujos torrenciales del 31 de marzo.

Fuente. El autor.

Tabla 70. Análisis de la relación entre los flujos y la precipitación registrada en tres

estaciones

Flujos torrenciales ocurridos en 1947 y en mayo de 1971

Las tres estaciones no presentan registros de precipitación. por lo que es impredecible su relación de dichos eventos con las precipitaciones

Evento de flujos torrenciales ocurridos en febrero de 1989

Dicho evento no tiene relación con la precipitación registrada en la estación Acueducto Mocoa y además se desconoce este dato que no fue reportado por el IDEAM. La mayor precipitación se presentó en mayo con 604.1 mm, mientras que la mayor precipitación diaria fue de 111.5 mm registrada el día 6 de julio. Para la estación Campucana la mayor precipitación se presentó en el mes de mayo con 808.5 mm y la mayor precipitación diaria se registró el 6 de julio con 158.5 mm registrada igualmente en la estación Acueducto Mocoa. Al desconocerse el dato de febrero se presume que este mes haya acumulado una precipitación con capacidad de desbordarse y afectar a la avenida 17 de julio.

Flujos torrenciales ocurridos en el rio Mulato y Sangoyaco en mayo de 1994

Si muestran una relación directa con la precipitación registrada en la estación Acueducto Mocoa durante el mes de mayo de 1994 con 523.5 mm y una precipitación diaria de 88.2 mm ocurrida el 28 de mayo, siendo la tercera precipitación diaria más alta del año. Junio sigue siendo la precipitación más alta del año con 540.9 mm. La precipitación registrada durante mayo en la estación Campucana no tiene relación ya que la mayor precipitación de presento en el mes de julio con 571.6 mm. La estación Patoyaco no presenta registros de este año.

Flujo torrencial del 17 de abril de 1997

La precipitación registrada el 17 de abril en la estación Acueducto Mocoa, si tiene relación directa con los flujos torrenciales, por cuanto se registró 120.5 mm, siendo esta precipitación diaria la más alta de este año. Se resalta además que el mes de abril según datos de esta estación fue de 497.7 mm siendo la más alta del año La estación Campucana registró una precipitación de 91.5 mm, y también tuvo una relación con dichos flujos torrenciales. Por otra parte, la estación Patoyaco no registra datos de precipitación durante este año

175

Evento de flujos torrenciales ocurrido en junio de 1998.

Tanto los datos registrados por las estaciones Campucana, Patoyaco y Acueducto Mocoa, no guardan relación alguna con el evento de flujos torrenciales. Las precipitaciones diarias fueron de 4.0 mm, 1.5 mm respectivamente y la estación Patoyaco no reporta datos. Esta baja relación demuestra que las informaciones pluviométricas de dichas estaciones no son representativas para la microcuenca Mulato. Sin embargo, la precipitación anual reportada por la estación Campucana es la más alta del año con 635.1 mm pero que no influye en dicho evento de flujos torrenciales. Igualmente, en la estación Acueducto Mocoa la precipitación de junio es la más alta del año con 478.6mm.

Evento de flujos torrenciales ocurridos en Junio 27 de 2001

Dicho evento está relacionado con la precipitación registrada por la estación Acueducto Mocoa por cuanto en el mes de junio se registró la máxima precipitación del año con 517.1 mm, además se registró una precipitación diaria de 70.2 mm. Según la precipitación registrada en este día por la estación Patoyaco no muestra relación alguna con dicho evento de flujos torrenciales, por cuanto la precipitación diaria fue de 30.5 mm, aun siendo este mes el de mayor precipitación anual con 653.9 mm. Esta relación también se da con el dato de precipitación registrada el 27 de junio por la estación Campucana con una precipitación diaria de 115 mm y con una precipitación anual de 802.7 mm. considerada la más alta del año.

Evento de flujos torrenciales ocurrido en junio 3 de 2009.

La precipitación registrada por la Estación Acueducto Mocoa, durante este día fue de 76.3 mm, y representa una relación con dicho evento, además durante junio se registró una precipitación mensual de 587.7 mm siendo la segunda precipitación acumulada más alta del año, después de julio con 600.4 mm. El registro de lluvia reportado en la estación Patoyaco para este día, si tiene relación con dicho evento, por cuanto la precipitación diaria fue de 66.1 mm, siendo la precipitación diaria más alta durante el mes de junio y además la precipitación mensual fue de 678.8 mm, que coincide con el mes de ocurrencia del evento. La precipitación registrada por la estación Campucana, para el 3 de junio de 2009 fue de 124.7 mm y por tanto si hubo relación con dicho evento de flujos torrenciales, y es además el segundo mes con más precipitación del año con 620 mm después de Julio con 622 mm.

Evento de flujos torrenciales ocurridos en mayo y junio de 2010

El 23 de mayo la estación Acueducto Mocoa registro una precipitación de 68.0 mm, e indica que existe una relación con dicho evento, siendo además la precipitación más alta del mes, mientras que la precipitación registrada en la estación Patoyaco no guarda relación alguna con dichos flujos torrenciales. Por otra parte, la estación Campucana con una precipitación de 12.0 mm no tiene relación con el evento. Durante el mismo año, el 7 de junio se generó otro evento, con una precipitación de 93.5 mm e indica que, si existe relación con dicho evento, y coincide con la precipitación diaria más alta del año. La Estación Patoyaco registro una precipitación de 17.8 mm, y aunque es relativamente baja, permite deducir que existe una relación indirecta, con dicho evento, por cuanto el día anterior registro una precipitación alta con 45,0 mm siendo la más alta del mes, y se presume que dichos flujos torrenciales son producto de la acumulación de la precipitación del día anterior. Igualmente, la estación Campucana registró en este día una precipitación de 48.7 mm, la segunda más alta del mes, lo que implica una relación con dicho evento

Evento de flujos torrenciales ocurridos en marzo de 2012 (30 de marzo)

El 30 de marzo la estación Acueducto Mocoa registro la precipitación más alta del mes y del año con 124 mm, e indica una relación directa con dichos flujos torrenciales, además durante este mes la estación registro una precipitación 627.1mm siendo la más alta del año. En este día la Estación Patoyaco registró una precipitación de 52,9 e implica una relación con dichos flujos torrenciales. Además, en este mes se presentó

176

la segunda precipitación más alta del año con 609.5 mm. La estación Campucana registró una precipitación de 130 mm e indica una relación con dicho evento, y coincide con la alta precipitación registrada en la estación Acueducto Mocoa durante dicho día y coincide además con la máxima precipitación mensual en este año 2012.

Evento de flujos torrenciales ocurridos entre el 31 de marzo y el 1 de abril de 2017

La estación Acueducto Mocoa registró una precipitación de 129,3 mm siendo la más alta del año y del mes e indica una relación directa con dicho evento. Según el boletín 1 del 2 de abril de 2017. CORPOAMAZONIA (2017) explica que entre las 10:00 pm del 31 de marzo y la 1:00 am del 1 abril de 2017, se registró una precipitación de 129.3 mm en el municipio de Mocoa, y una precipitación mensual de 491.5 mm siendo la más alta del semestre. Esta precipitación diaria equivale a la lluvia que caería normalmente durante 10 días en esta zona del piedemonte amazónico, y ocasionó el colapso de la capacidad hidráulica e hidrológica de la microcuenca. La precipitación registrados en la estación Patoyaco, durante los dos días indica una poca relación con dicho evento ya que la precipitación fue relativamente baja con 55 mm y 4.3 mm respectivamente. La estación Campucana registró una precipitación diaria de 140.3 mm, siendo la más alta del año e indica una relación con dicho evento y además coincide con la segunda precipitación más alta durante los primeros 10 meses del año con 451.6 mm después de abril con 503.1 mm. La precipitación ocurrida entre las 10 pm del 31 de marzo y la 1am del 1 de abril representan el 31.06 % y el 26% de la precipitación de dicho mes en las dos estaciones mencionadas. Hay que aclarar que a partir del mes de septiembre de 2017 hasta la fecha el IDEAM restringió el acceso a los registros de precipitación de dichas estaciones

La alta concentración de las lluvias en la microcuenca es normal, y siempre está asociada

a la generación de los flujos torrenciales, al estar localizada sobre una zona húmeda de

confluencia intertropical con alta presencia de lluvias de alta duración e intensidad, con

un promedio anual de 3694.8.8 mm/año, según la estación Acueducto Mocoa durante

los últimos 31 años y con un máximo de 4235.9 mm/año durante el año 2016. Igualmente,

la estación Patoyaco registra un promedio de precipitación anual de 3675.1 mm/año

durante los últimos 18 años y una precipitación máxima de 4652.7 mm en 2015.

5.6 RELACION DE LOS PARÁMETROS MORFOMETRICOS DE LA CUENCA. CON EL

ORIGEN DE LOS FLUJOS TORRENCIALES.

El comportamiento del caudal y de las crecidas, puede verse modificado por una serie

de propiedades morfométricas de las cuencas, como son el tamaño, la forma y la

pendiente, que resultan muy importantes en la respuesta del caudal recibido y que

pueden operar tanto para atenuar como para intensificar las crecidas. La mayor parte de

177

estas propiedades actúan incrementando el volumen del flujo y la velocidad de su

movimiento (Jones, 1997; Ward y Robinson, 2000). citado por Ibizate (2004). p312.

Sobre la base de las características morfométricas de las cuencas, se han obtenido

fórmulas para obtener caudales máximos atendiendo a que esas propiedades afectan a

la respuesta de caudal según la superficie de la cuenca (JONES, 1997).citado por Ibizate

(2004).

Los flujos torrenciales están asociados a la interacción que existe entre los diferentes

aspectos geomorfológicos de la microcuenca. Entre estos parámetros se destaca el

tamaño de la microcuenca con 1.75 km2, considerada como pequeña y que, por la

concentración, duración y alta intensidad de las lluvias, se produce altas tasas de

escorrentía superficial sobre los diferentes tributarios que la componen. Otro aspecto

importante es el tiempo de concentración que es relativamente proporcional al área de

captación y a la pendiente de la microcuenca y que, por tratarse de una microcuenca

pequeña, existe un intervalo tan pequeño entre la precipitación y la descarga. Esta

microcuenca tiene la particularidad, de que las lluvias persisten aun cuando ya se haya

presentado la descarga pico sobre el rio Mocoa, lo cual se pudo evidenciar en los eventos

de flujos torrenciales ocurridos entre 31 de marzo y el 1 de abril de 2017 y del 12 de

agosto de 2018. El tiempo de concentración calculado para la microcuenca Mulato es

1 hora y 3 minutos, que corresponde a un tiempo de concentración moderado por estar

entre el rango de 41.6 – 83.2 según clasificación establecida por el Instituto Nacional de

Ecología de México. (2004)

Respecto a la forma de la microcuenca. esta se considera como oval-redondeada, con

un ancho promedio de 1.77 km, lo que la hace que este parámetro sea un indicador

determinante en el origen de los flujos torrenciales. La Escuela Superior de

Administración Pública, (2012) hace una relacion entre el ancho promedio, la forma y las

características de torrencialidad y determina que si el ancho promedio tiene un

coeficiente de ≥0.52 la microcuenca posee una forma oval redonda a redondeada lo

que le da una connotación de una cuenca con mayor susceptibilidad a la torrencialidad,

y por consiguiente se debe considerar como una microcuenca de manejo especial sobre

178

el uso de coberturas. Es por ello que las microcuencas entre más se aproximen a la

forma del circulo tienen más probabilidades de generar avenidas de flujos torrenciales,

sin embargo el Instituto Nacional de Ecología de México (2004) determina que si el factor

de forma se encuentra entre 0.1 y 0.18 se considera como una microcuenca muy poco

achatada, que en el caso del rio Mulato tiene un factor de forma de 0.16, e implica que

existe ligera tendencia a concentrar el escurrimiento de una lluvia intensa formando

fácilmente flujos torrenciales.

La microcuenca presenta unos gradientes de altura bastante considerables tanto en el

cauce como en el terreno, que sobrepasan el 75% en más del 60% del territorio y la

caracteriza como una microcuenca de montaña, con un tiempo de concentración de la

escorrentía relativamente corto (1 hora. 3 minutos) aproximadamente y por ende la

velocidad de la escorrentía aumenta ostensiblemente. Las cuencas de mayores

pendientes tienen una escorrentía más veloz y sus hidrogramas, por tanto, tienden a

responder más rápidamente a la precipitación, incrementando los caudales punta

(Sherman, 1932; Horton, 1945)

Esta situación hace que los flujos torrenciales sean fortuitos, con gran velocidad, con

gran energía. y un gran esfuerzo cortante y de considerable profundidad. Por otra parte.

la microcuenca posee una relación de elongación de 0.45 que le da una connotación

de una microcuenca con una gran proporción de accidentes y depresiones en su totalidad

geográfica. Sin embargo, la pendiente media del cauce principal y de la cuenca es de

16%. y 16.5 % respectivamente lo que la determina como una pendiente fuerte por estar

en un rango entre 12-17% (Instituto Nacional de Ecología, 2004). Esto nos lleva afirmar

que a mayor pendiente se desarrolla una mayor velocidad de escurrimiento y una

disminución del tiempo de concentración respecto a cuencas planas o ligeramente

onduladas.

.

La densidad de drenaje en la microcuenca es relativamente alta con 2.7 K/km2. Este

valor indica que dichos drenajes se encuentran en rocas blandas de baja

impermeabilidad, fácilmente meteorizadas y en regiones con escasa cobertura vegetal,

179

sobre todo allí donde la precipitación se distribuye en aguaceros intensos, espaciados y

de gran concentración. Por lo tanto, este parámetro es determinante para afirmar que a

mayor densidad de drenaje existe mayor probabilidad de originar flujos torrenciales.

Según la clasificación que maneja el Instituto ambiental de México (2004), se determina

que la Microcuenca presenta una densidad moderada (Tabla 7).

El Coeficiente de compacidad – Kc. El grado de aproximación de este índice a la

unidad indica la tendencia a concentrar altos volúmenes de escorrentía superficial,

siendo más acentuado cuanto más cercano a uno, es decir mayor concentración de

agua. Rojo J. (1997). Según indicadores del Instituto Nacional de Ecología (2004) y

comparado con la microcuenca Mulato por tener un coeficiente de compacidad de 1.77

se aproxima a una forma de oval oblonga a rectangular oblonga, por estar entre 1.50 –

1.75. (tabla 6). Es así que por estar alejado de 1 existe una tendencia relativamente baja

a concentrar fuertes volúmenes de aguas de escurrimiento, pero no obstante cuando

sobrepasa los índices de precipitaciones máximas en la microcuenca se pueden

presentar crecidas súbitas, como la ocurrida el 31 de marzo y 1 de abril de 2017 otra el

12 de agosto de 2018. Según Ibisate González (2004) cuanto más redonda es una

cuenca más tarda en llegar la onda de crecida a la desembocadura, pero al mismo tiempo

más acusado es el caudal de punta, que en contraste con el (Kc) de la microcuenca

Mulato esto no sucede.

5.7 RELACION DE LAS PROPIEDADES FÍSICO Y QUIMICAS DE LOS FLUJOS

TORRENCIALES CON LA GEOLOGIA Y LOS SUELOS

La conductividad eléctrica determinada en los flujos torrenciales del rio Mulato y

quebrada Las Palmeras, reflejan la capacidad para conducir la corriente eléctrica,

proporcionalmente con la concentración de sales y solidos disueltos totales e indica las

características geoquímicas del suelo y de la formación geológica por donde circulan.

Dichos resultados están relacionados con el grado de mineralización, la concentración

iónica, los sedimentos minerales y nutrientes existentes en dichos flujos

180

Las dos muestras analizadas, presentan los siguientes resultados: 37.8 μS/cm para la

muestra de bocatoma Las palmeras del rio Mulato y 61.7 μS/cm para la muestra de la

Quebrada Las Palmeras. La baja conductividad electrica del sitio de la Bocatoma Las

Palmeras, indica que se trata de un ambiente oligotrófico de muy baja mineralización y

muy poco contenido de nutrientes, muy común en las aguas tropicales de la Amazonia

Colombiana (Roldán-Pérez y Ramírez-Restrepo, 2008), mientras que la conductividad

electrica de la microcuenca Las Palmeras por su alto valor está asociado posiblemente

a la presencia de sedimentos minerales que contribuyen a incrementar la mineralización

de dichos flujos y por ende de su conductividad electrica.

Sólidos Disueltos Totales y Sólidos Totales. La concentración total de sustancias o

minerales disueltos es un parámetro útil para conocer las relaciones edáficas y la

productividad de un cuerpo natural de aguas, en los sólidos disueltos se agrupan todos

los iones que se encuentran presentes en el agua, los más representativos son: cloruros,

sulfatos, bicarbonatos, nitratos, fosfatos y sílice (Roldán-Pérez y Ramírez-Restrepo,

2008) citado por Universidad Nacional y Corpoamazonia 2017. Según el análisis químico

de los flujos torrenciales realizado en el sitio de la Bocatoma Las Palmeras, y la quebrada

Las Palmeras, se obtuvo valores de 167 mg/l y de 62 mg/l respectivamente. Estos

resultados muestran una alta concentración de solidos totales especialmente en la

muestra de la Bocatoma Las Palmeras con 530 mg/l y 309 mg/l para la quebrada Las

Palmeras. Esto explica que los flujos torrenciales siempre estarán concentrados de

solidos totales que le aportan una alta conductividad electrica, alta viscosidad, alta

turbidez y que además por estar por encima de los parámetros de potabilidad no son

aptos para consumo humano (Dec 475/98).

5.8 RELACION DE LA GRANULOETRIA Y EL LIMITE DE PLASTICIDAD DE LOS

SUELOS CON LOS FLUJOS TORRENCIALES

Los resultados de granulometría de suelos, realizados arriba de la Bocatoma Las

Palmeras fueron los siguientes: Coeficiente de Uniformidad (Cu): 5.72. que permite

clasificarlos como suelo uniforme, por estar por debajo de 6 y un Coeficiente de curvatura

181

(Cc) 0.778, que permite clasificarlos como un suelo no gradado, por no cumplir con la

condición 1<cc < 3. Estos resultados permiten afirmar que los suelos no presentan un

óptimo comportamiento de cohesión y adhesión y que por el contrario se trasladan las

partículas con facilidad, con la infiltración, y la escorrentía, dando lugar a la formación de

fluidos viscosos, que conforman la estructura de los flujos torrenciales que ocurren en la

microcuenca Mulato. Según Aleotti (2004) la Intensidad de lluvia al aumentar, realiza una

disminución en la cohesión aparente, que, a su vez, disminuye la resistencia al cortante,

debilitando el factor de seguridad y llegando a producir deslizamientos superficiales que

al final al combinarse con el agua de escorrentía se transforman en flujos torrenciales.

Los resultados de granulometría en el sitio abajo del Bocatoma son los siguiente:

Coeficiente de Uniformidad (Cu): 9.28, e indica a un suelo con tendencia a la uniformidad,

mientras que el Coeficiente de curvatura (Cc) es de 0.791 que al no cumplir con la

condición Cu>6 u cc 1<cc<3 se considera mal gradado. En este caso el suelo presenta

unas propiedades mecánicas deficientes. Igualmente se considera un suelo Grueso-

granular, por contener menos del 50% que pasa la malla 200 y en el caso de este suelo

es de 4.22 %. Este mal comportamiento de las propiedades mecánicas permiten que las

partículas sean fácilmente transportadas por la infiltración, la escorrentía y mediante

procesos de lixiviación que, al comportarse como fluidos, entran a formar parte de los

flujos torrenciales de la microcuenca.

El resultado del índice de plasticidad (Atterberg) del suelo en el sitio de la bocatoma

Las Palmeras es de 3.85% obtenido a partir del límite plástico y el límite líquido y permite

clasificarlo como un suelo ligeramente plástico con una textura areno limoso. Además,

este índice indica el margen de Contenido de humedad cuando el suelo es aun

moldeable, y permite clasificarlo como parcialmente cohesivo. Sin embargo si el

contenido de humedad es menor al (19.5%) considerado como el limite plástico, este

suelo se comportara como un semisólido y su estabilidad estará supeditada a las fuerzas

de cohesión del suelo, mientras, que si el contenido de humedad es superior al 23.4 %

considerado como el limite líquido, este suelo se comportara como un fluido y su

estabilidad dependerá de las fuerzas de adhesión del suelo, lo que permite afirmar que

182

el contenido de humedad óptimo de este suelo está entre el 20 y el 23% , que es lo ideal

para que este se comporte de una manera estable. Por lo tanto, si estos contenidos de

humedad aumentan especialmente en épocas de invierno, dichos suelos por su pérdida

de cohesión y de adhesión disminuyen su plasticidad y por el contrario se comportará

como un fluido, lo que permite concluir que este comportamiento se presentará cuando

existen altas precipitaciones sobre la microcuenca y se desborde la capacidad hidráulica

e hidrológica sobre el suelo, haciendo posible que se formen flujos torrenciales cargados

de limos, arcillas, arenas y detritos,

Los valores obtenidos de infiltración básica en la zona de la bocatoma Las Palmeras y

en la zona de la quebrada Las Palmeras son (1 cm/hor) y (2.19cm/hor)

respectivamente. Estos valores corresponden a la conductividad hidráulica saturada

(Ksat), si la filtración es estrictamente vertical y el perfil del suelo es profundo y uniforme.

Según el Soil Survey División Staff (SSDS. 1993) los valores de infiltración básica de

1cm/hor y 2.19 cm/hor, correspondiente a los suelos de la Bocatoma Las Palmeras y

microcuenca Las Palmeras permiten clasificarse como una conductividad (Ksat)

moderadamente alta en los dos casos, por estar en un rango entre 0.36 cm/hor y 3.6

cm/h. El resultado obtenido de la infiltración básica para el sitio Bocatoma las Palmeras

es de 10 mm/hor y según la FAO por encontrarse en el rango entre (5-10mm/hor)

corresponde a un suelo franco arcillosos, mientras que el valor obtenido en el sitio

Quebrada las Palmeras es de 21.9 mm/hor y por encontrarse en un rango entre 20 y 30

mm/h, se trata de un suelo franco arenoso.

En esta investigación se sustenta la hipótesis que la CHFS decrece cuando la estructura

del suelo se degrada con distintos manejos silvoagropecuarios, como en el caso de las

dos muestras que fueron tomadas de sitios con intervención agropecuaria.

183

5.9 RELACIÓN DE LA MORFO DINÁMICA DEL RIO MULATO CON LA REACCIÓN DEL

SUELO ANTE LLUVIAS EXTREMAS Y LA GRAVEDAD.

La dinámica que se genera en los suelos de la microcuenca Mulato es dependiente de

ciertos factores como: coberturas del suelo, pendiente, usos del suelo, la litología,

(granulometría y fallamiento de las placas tectónicas), de las propiedades físico químicas

del suelo como: (infiltración, plasticidad, cohesión, espesor, conductividad hidráulica y

tipo de porosidad) y la topografía. Estos factores se evidenciaron durante el evento

ocurrido entre el 31 de marzo y el 1 de abril de 2017, y el 12 de agosto de 2018, con la

generación de diferentes procesos morfodinámicos, que modificaron gran parte del

cauce y de los bosques riparios de la microcuenca. Según las características de estos

eventos se catalogan como flujos torrenciales, formados por movimientos masales, tipo

flujo, originados por la inestabilidad, la débil protección natural de los suelos, las altas

pendientes, la condición morfológica y de profundidad del cauce en forma de “V” y la alta

concentración e intensidad de la precipitación en la región.

Si se tiene en cuenta los resultados de granulometria e infiltración de los suelos ,

obtenidos en los dos sitios antes mencionados, se destaca que existe un patrón de

comportamiento en cuanto a la facilidad que tiene los suelos para degradarse, ante

lluvias extremas, es decir que colapsa la capacidad de cohesión, adhesión y plasticidad,

y reafirma lo investigado por SGC (2018), sobre la alta susceptibilidad de la microcuenca

Mulato, de presentarse remociones en masa del tipo flujo, ya sea de lodos, detritos, o de

grandes bloques de rocas, acompañadas de grandes cantidades de agua, arenas y

limos, que al final se comportan como fluidos, más aun tratándose de microcuencas con

fuertes pendientes que por acción del gravedad aceleran su desplazamiento hacia el

cauce principal del rio Mulato y transformándose en los flujos torrenciales de gran

concentración y con gran poder destructivo. Los valores obtenidos en el sitio Bocatoma

Las Palmeras, tanto de Coeficiente de Uniformidad (Cu): 5.72. y de curvatura (Cc) 0.778,

que le da unas características de uniformidad, por estar por debajo de 6 y de un suelo

no gradado, indican que las cohesiones de estos suelos son bajas, con una tendencia a

degradarse y a comportarse como fluidos, más aún estando expuestos a las altas

184

precipitaciones y pendientes en la región. Este comportamiento tiene similar tendencia

para los suelos de localizados 200 metros debajo de la muestra anteriormente

mencionada.

Queda claro que por la naturaleza de los suelos de la microcuenca, como un producto

de los procesos de meteorización de las diferentes formaciones geológicas,

especialmente en la zona de captación y almacenamiento de la microcuenca,

acompañado de las altas precipitaciones especialmente en épocas invernales, dichos

suelos pierden cohesión, adhesión y disminuyen ostensiblemente su plasticidad, sobre

todo cuando la humedad de estos suelos sobrepasa el 23,4% de contenido de humedad,

considerado como el limite líquido

Estos procesos de degradación y colapso de las propiedades del suelo, tiene como factor

común la influencia de las altas precipitaciones que en su interacción generan

movimientos en masa en su mayoría del tipo flujo, y que pudo evidenciarse en el evento

torrencial del 31 de marzo de 2017, que sin duda fue un caso anormal respecto al

comportamiento registrado en las tres estaciones meteorológicas, durante un periodo

superior a 30 años. Dicho evento presento una precipitación de 129,3 mm y 140.2 mm,

durante 4 horas, registradas en las estaciones de Acueducto Mocoa y Campucana

respectivamente y que corresponde a la lluvia acumulada que debería caer normalmente

en 12 días. Durante el periodo analizado para dichas estaciones no se encontró umbrales

que superen el cálculo de la PMP.

185

6. CONCLUSIONES

Las características geomorfológicas, climatológicas (precipitaciones extremas de alta

intensidad), geológicas (litológicas, tectónicas, subsidencia), coberturas, usos del suelo,

estructura y composición de los suelos, se constituyen en factores determinantes en la

formación y origen de los flujos torrenciales en la microcuenca del rio Mulato.

Los deslizamientos y/o movimientos en masa en su mayoría son del tipo flujo, con 121,

seguido con 7 movimientos en masa tipo deslizamientos y 5 movimientos no definidos,

En términos de área se presentan 6,97 movimientos en masa por Km 2 con un área

deslizada de 0,23 km 2. Identificados por el Servicio Geológico Colombiano en 2017.

La mayoría de los deslizamientos se asocian al mal uso del suelo y a procesos de

subsidencia tectónica, que facilitan la pérdida del horizonte orgánico, quedando

descubiertos los conglomerados y afloramientos de monzogranito, que se degradan por

la alta intensidad de precipitación que al final se transforman en flujos torrenciales.

En la microcuenca Mulato, gran parte de los procesos de subsidencia pueden ser

ocasionados por las fallas geológicas presentes en la zona, conocidos como efectos por

subsidencia tectónica, con mayor integración en la zona donde el sistema de Fallas de

Campucana se encuentra con el lineamiento que procede de la Falla Tortuga.

La microcuenca Mulato esta soportada en gran parte por el Monzogranito Mocoa,

compuesto por cuarzomonzonitas. granodioritas y en menor proporción por

cuarzodioritas y están instruidas por diques andesíticos y riolíticos, tienen una

meteorización muy avanzada, formando suelos residuales (saprolitos) de gran espesor

que son fácilmente removidos y transportados por el caudal del rio Mulato, convirtiéndose

en los componentes solidos de los flujos torrenciales. .

186

La Falla La Tortuga está asociada a diques dacíticos y cuerpos de mármoles y afecta

rocas del Monzogranito Mocoa, particularmente en la zona de captación, donde el río

Mulato tiene su nacimiento, e incide en la dinámica de meteorización que, al hacer

contacto con las altas precipitaciones, aportan grandes cantidades de materiales

detriticos a los flujos torrenciales.

La falla Cantayaco es determinante en los procesos erosivos de remoción en masa del

asentamiento de Villa Rosa y San Isidro y de gran parte del proceso de meteorización

del batolito de Mocoa (Calvache, 205), y contribuye a la conformación de deslizamientos

que en su contacto con las altas precipitaciones se convierten en flujos torrenciales.

La pérdida de cobertura natural es determinante en la formación de los flujos torrenciales,

el bosque natural denso desde 1999 a 2017, disminuyo en 66.74 hectáreas. La apertura

de pastizales entre 1999 a 2017 se incrementó de 27.16 hectáreas y este impacto se

evidencia en los deslizamientos existentes en la zona de almacenamiento de la

microcuenca, sobre la vereda Las Palmeras, Villanueva, y la vereda Chontayaco.

Entre 1999 y 2017 se produjeron cambios en 514.4 (ha), correspondiente al 29.44% de

la extensión total, ya sea en incremento de áreas degradadas, áreas de tejido urbano

continuo y descontinuo, aumento de pastos limpios, disminución de bosques ripario,

disminución de bosque denso entre otros, considerados como determinantes en el

comportamiento hidrológico de la microcuenca.

En las estaciones Acueducto Mocoa, Campucana y Patoyaco, ninguna presentó antes

del 31 de marzo de 2017, precipitaciones superiores a 129.3 mm, registrada en la

Estación Acueducto Mocoa y 140.3 mm en la estación Campucana, y que tuvieron

relación con el evento de avalancha ocurrida en Mocoa. La precipitación es el detonante

de los deslizamientos traslaciones y flujos torrenciales que generan represamientos y

socavación al lecho y las márgenes de los drenajes e incrementan en la zona de

descarga altos volúmenes de material que se depositan en forma de abanico.

187

Respecto a la dinámica y morfología de esta microcuenca, se concluye que es un cauce

con tendencia a profundizarse y que varía en diferentes tramos, formando principalmente

saltos, pozos, escalones y rápidos que hacen que el caudal cambie de velocidad de

ataque, avance, y continuidad, como también de su energía, tirante de agua y esfuerzo

cortante tal como se evidencio en el evento del 31 de marzo de 2017.

El material presente en la zona de almacenamiento de la microcuenca Mulato

corresponde principalmente al monzongranito de Mocoa, el cual debido a la actividad

tectónica de la Falla Mocoa-La Tebaida, que atraviesa a la microcuenca, permanece con

alto grado de fracturamiento, y además por su composición y las altas concentraciones

de lluvias se encuentra altamente meteorizado, desarrollando suelos residuales que

fácilmente se incorporan a los flujos torrenciales.

El monzogranito se encuentra altamente afectado por dominios estructurales, por lo que

se encuentra altamente deformado y fracturado, se considera como de baja calidad y

resistencia, friable, con fracturamiento alto a muy alto, que genera bloques pequeños y

muy pequeños (JV: 30 >60 fr/m3), con índice geológico de resistencia muy pobre (GSI =

0 – 20) y altamente meteorizada. Considerada como roca de muy baja calidad

(Rmbmgm) Esta unidad se encuentra en la zona del trazo de falla de Mocoa. SGC ( 2017)

Los valores de infiltración básica son de 1cm/hor y 2.19 cm/hor, correspondiente a los

suelos de la Bocatoma Las Palmeras y microcuenca Las Palmeras que permiten

clasificarse como una conductividad (Ksat) moderadamente alta en los dos casos, lo

cual facilita una mayor infiltración, aumentando rápidamente el Nivel de agua Freática.

Aleotti (2004). (SSDS. 1993).

188

RECOMENDACIONES

La dimensión de las características tectónicas que presenta la microcuenca Mulato, es

fundamental tenerla en cuenta en la proyección y desarrollo de obras de infraestructura

que pudiese localizarse sobre su área de influencia.

La información que se tiene sobre la conductividad hidráulica dentro de la microcuenca

sigue siendo muy escasa y puntual y lo pertinente sería tener un valor de conductividad

hidráulica para cada componente litológico de cada formación, lo que implica a realizar

ensayos de pozos, inspecciones de campo, que definan la geología a menor escala.

Se deben adicionar a futuros estudios de la microcuenca, nueva información sobre

estudios edafológicos o de relieve los cuales aportan evidencias sobre el comportamiento

de los flujos torrenciales en la microcuenca.

Con los registros de caudal y precipitación que comenzaron a registrarse con dispositivos

de telemetría a partir de la avalancha ocurrida entre el 31 de marzo y el 1 de abril de

2017, se recomienda hacer modelaciones hidrológicas e hidráulicas, por cuanto los datos

linnimetricos reales de la microcuenca son fundamentales para la calibración de los

modelos.

Para minimizar la amenaza por la ocurrencia de los eventos de los flujos torrenciales, en

la microcuenca Mulato, las autoridades deben fortalecer las políticas de protección e

incremento de la vegetación nativa en la zona de captación y en la ronda hídrica del

cauce principal y de las quebradas Las Palmeras, Mulatico e impulsar programas de

regeneración natural, en lo posible realizando programas tendientes a los acuerdos

recíprocos del agua (ARA).

Recuperación del bosque ripario con especies endémicas de la región como El Chiparo

(zygia longifolia), Balso blanco, Cachimbo (Erithryna edulis), Morochillo (Miconia

189

minutiflora, Balso, (Ochroma lagopus), Casco de vaca (Bahuinia sp), Churimbo (Inga

ingoides). Además, se debe fortalecer las practicas silvpastoriles en todas las áreas de

praderas, especialmente en la vereda Chontayaco, Las Palmeras, El Líbano y Villanueva

que permitan un manejo adecuado y siembra de árboles aislados y cercas vivas.

En general, se recomienda adelantar proyectos de buenas prácticas agrícolas,

delimitación de zonas de protección especialmente hacia las cuencas altas de los ríos y

demás planes, programas y proyectos que conlleven a la reducción de la amenaza por

movimientos en masa.

Es importante mantener un monitoreo permanente en las zonas de amenaza alta,

especialmente, en época invernal en las zonas donde hay elementos expuestos o en

aquellas zonas en donde se puedan generar represamientos en las cuencas medias y

altas de los ríos y quebradas.

Es recomendable buscar otras alternativas de monitoreo de caudal del rio Mulato, debido

a que la instalación de sensores sobre el espejo de agua, mediante técnicas

convencionales se alteran, por el constante cabio de cauce, y los registros se

interrumpen recurrentemente o producen datos inexactos.

El sector académico correspondientes a las Universidades asentadas en la región, deben

empoderarse de este tema tan complejo como es el de conocer el origen de los flujos

torrenciales de las microcuencas y cuencas del departamento del Putumayo, y deben

capacitar más técnicos en el área de las cuencas hidrográficas.

Los resultados de esta investigación son resultados preliminares frente al complejidad

del tema y amerita una investigación más profunda donde se involucre mayor tecnología,

mayores recursos. En las tecnologías utilizadas quedan algunos vacíos por su grado de

obsolescencia, los costos, y el recurso humano especializado sobre el tema, existentes

en la región, pero que contribuyen a motivar a otros profesionales para continuar con el

tema de caracterización del origen de los flujos torrenciales.

190

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WARD, R.C. y ROBINSON, M. (2000): Principles of Hydrology. Suffolk, McGraw-Hill,

360 pp.

199

ANEXOS

200

Anexo A. Resultado del análisis de los parámetros físicos y químicos de los flujos

torrenciales de la Microcuenca Mulato y sector microcuenca Las Palmeras

Fuente. El autor

201

Anexo B. Resultados fisicoquímicos de los suelos de la microcuenca Las Palmeras

Fuente. El autor

202

Anexo C. Resultados fisicoquímicos de los suelos de la microcuenca Mulato sector

bocatoma Las Palmeras.

.

203

Anexo D. Registro Fotográfico

Cauce de la quebrada Las Palmeras, tributario del

rio Mulato

Ensayo de infiltración (método de Munz o de

anillos) de la Qda Las Palmeras

Vereda Las Palmeras, quebrada Las Palmeras,

movimientos en masa

Cauce quebrada Mulatico, tributario del rio

Mulato

Arrasamiento de cobertura durante el evento del 12

de agosto de 2018

Puente sobre el rio Mulato construido después

del 31 de marzo de 2017.

origen y caracteristicas de los flujos ...repository.ut.edu.co/bitstream/001/2944/1/t 0906...

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