HIDROLOGIA

ESTUDIO HIDROLOGICO – CLIMATOLOGICO Y ANALISIS DE SEDIMENTOS EN EL SISTEMA DE CONTROL DE INUNDACIONES BULUBULU

1. ANTECEDENTES El gobierno provincial del Guayas consciente de la importancia del desarrollo del sector productivo agrícola de la provincia se encuentra impulsando la ejecución de estudios y obras para riego con la finalidad de potenciar el desarrollo agronómico de la región. Con el avance del sector productivo, se ha puesto particular interés en la necesidad implementar obras hidráulicas con la finalidad de aprovechar las aguas del sistema de control Bulubulu. Con los grandes crecientes en épocas lluviosas los ríos principales de la cuenca baja del Guayas se desbordaban causando daños materiales y destrucción, perjudicando a las poblaciones cercanas y al sector productivo. Con la construcción de obras de drenaje y estructuras de derivación se ha mantenido cierto nivel de control a los principales cauces de la cuenca baja, entre los principales el Rio Chimbo, Culebras, Cañar y Bulubulu. En la actualidad las aguas del río Bulubulu son drenadas por tres canales principales de tierra BYPASS 1, BYPASS 2 y BYPASS 3. EL BYPASS 3 es un canal de tierra construido para mitigar los efectos negativos producidos por las crecidas del río Bulubulu, se origina de la unión o confluencia del BYPASS 1 y 2 captando parte de las descargas de los ríos Bulubulu, Boliche y sus respectivos afluentes. En el presente estudio se busca analizar y evaluar el sistema de drenaje Bulubulu con la finalidad de utilizar las aguas para riego, así como dar mantenimiento y control debido a las crecientes que se han venido dando producto de las precipitaciones intensas en épocas de alta pluviosidad. Es fundamental el estudio hidrológico de crecientes con el fin de evitar que las crecidas producidas en eventos extraordinarios afecten los sectores productivos y comunidades.

2. INTRODUCCION CUENCA BAJA Y SISTEMA DE CONTROL DE INUNDACIONES BULUBULU. La cuenca del río Guayas es uno de los principales sistemas fluviales del Ecuador, ubicada principalmente en la región litoral, drena sus aguas hacia el océano pacifico mediante el río Guayas. La cuenca del Guayas se compone por subsistemas fluviales o subcuencas importantes como los ríos Babahoyo, Daule, Vences o Taura. La cuenca del Guayas tiene particular interés ya que genera el recurso hídrico para aprovechamiento de las provincias Guayas y Santa Elena. La cuenca representa una importante fuente de agua, también es responsable de importantes y devastadores inundaciones producidas por eventos extraordinarios y épocas de alta pluviosidad. Es necesario el desarrollo integral de la Provincia gestionando planes, programas, proyectos que demanden un desarrollo social, económico y ambiental.

Gráfico 1: Cuenca del río Taura en la demarcación hidrográfica del Guayas. El río Bulubulu es uno de los principales afluentes de la cuenca de drenaje del río Taura. Alrededor de los años 60 fue creado CEDEGE, con la finalidad de controlas y administrar la cuenca del río Guayas afrontando los problemas de sequía e inundaciones que afrontaba la cuenca. Desde la creación de ex CEDEGE, la Cuenca Hidrográfica del Río Guayas, era concebida como una unidad de planificación del recurso hídrico, el cual existe en abundancia, pero presenta una inequidad natural en su distribución tanto en el tiempo como en el espacio. En el grafico 2, se presenta la distribución anual de la lluvia en la cuenca del río Guayas, conocida hoy dentro de los esquemas de planificación nacional como demarcación hidrográfica del Guayas. En el grafico se observa que mientras en varios sectores existe gran cantidad de precipitación en otros existe escases de lluvia y por lo tanto poca disponibilidad del recurso agua, siendo indudable, que esta problemática, restringe el desarrollo, tanto del sector urbano, como también sector rural. No existe un grado de una garantía en el suministro de agua tanto para consumo humano como para riego, produciéndose grandes inundaciones y sequías a lo largo del tiempo. Por razones descritas en el párrafo anterior es indudable que el manejo de la cuenca hidrográfica y la implementación de obras hidráulicas es una necesidad, con la finalidad de regular el potencial hídrico a efectos de subsanar tanto periodos de sequía y déficit hídrico, como también las grandes inundaciones provocadas por años de pluviosidad alta que afectan a la población. Una de las grandes obras de control de inundaciones es la del río Bulubulu en el cual se construyeron los ya los mencionados BYPASS o canales de drenaje para control las crecientes.

Gráfico 2: Distribución espacial de la lluvia en la cuenca del Guayas

3. OBJETIVOS Y METODOLOGIA El objetivo del estudio hidrológico es determinar los caudales de aprovechamiento para riego del sistema de drenaje y control de inundaciones Bulubulu. Los objetivos específicos enlistan a continuación:     

Realizar una evaluación a la infraestructura hidráulica del sistema Bulubulu Determinar crecientes para diferentes periodos de retorno Realizar una recopilación de datos básica Determinar los aportes de sedimentos Realizar una caracterización climática

La metodología para seguir para alcanzar los objetivos propuestos se divide en varias etapas y se resume a continuación: 3.1 ETAPA DE DIAGNÓSTICO Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN BÁSICA: Se realiza una breve descripción del sistema fluvial y se ha recopilado la información básica principal del proyecto que es de diferente índole. A esta información se la puede clasificar principalmente en dos tipos: Topográfica, e hidrometeorológica. Se realiza además un reconocimiento físico de la zona de estudio.



Información topográfica

Para el desarrollo del presente estudio se cuenta con información cartografía 1:50000 obtenida del Instituto Geográfico Militar (IGM). También se dispone de un Modelo digital del terreno. 

Información hidrometeorológica

La información hidrometeorológica es obtenida del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI). La información abarca registros de precipitaciones medias y máximas diarias de varias estaciones 3.2 CARACTERIZACIÓN CLIMÁTICA: Se realiza una descripción del clima, se analiza cada uno de los componentes climatológicos, así como la generación de mapas temáticos climáticos en la zona del proyecto. 3.3 ESTUDIO Y CARACTERIZACIÓN FÍSICA DE LA CUENCA DEL RÍO BULUBULU: Se realiza una caracterización y estudio de la cuenca aportante de los ríos Chimbo. Bulubulu y culebras, principales ríos en la zona de estudio. Se obtienen parámetros como pendientes y perfiles de los cauces, forma de la cenca y estudio de la red de drenaje. 3.4 ESTUDIO DE CAUDALES, Y CÁLCULO DE LA ESCORRENTÍA DIRECTA Se aplican diversos métodos para la determinación de la escorrentía directa. Se estudian los coeficientes de escorrentía a través de las relaciones entre la precipitación y los caudales observados. 3.5 BALANCE HÍDRICO Y OFERTA DE RECURSO HÍDRICO Se realiza un balance hídrico para determinar el déficit y la oferta de caudales para riego. 3.6 ESTUDIO DE CRECIENTES Para el estudio de crecientes se realiza: -

Análisis estadísticos de los datos hidrometeorológicos obtenidos Construcción de curvas IDF (Intensidad, Duración y frecuencia) para varios periodos de retorno. Modelo de tormenta de diseño mediante el método de los bloques alternos, a partir de la información de lluvia máxima diaria. Determinación de los números de curva y atracciones para el cálculo de las pérdidas de lluvia. Construcción de un modelo hidrológico HECHM

3.7 ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS EXISTENTES Se realizará un análisis de las estructuras de derivación ubicadas en el río Bulubulu mediante metodologías ampliamente utilizadas en la práctica ingenieril y recomendaciones de instituciones de gran prestigio como el “The United States Bureau of Reclamation”, “Natural Resources Conservation Service” o “U.S. Army Corps of Engineers”

3.8 ANÁLISIS DE SEDIMENTOS Analizar la capacidad hidráulica, de los cauces, realizar un análisis de la erosión y sedimentación. Se determinará el potencial erosivo mediante metodologías reconocidas como la ecuación de perdida de suelo universal. 3.9 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se realizará la discusión y conclusión respectiva, así como las recomendaciones pertinentes para el caso de estudio.

4. UBICACIÓN E INFORMACION BASICA 4.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO Es sistema de drenaje Bulubulu se encuentra ubicado en la cuenca del río Taura, ubicada en la provincia del Guayas, forma parte de la demarcación hidrográfica del Guayas. El proyecto comprende principalmente los cantones de El Triunfo, La Troncal y Naranjal. El río Tura se forma de la unión de los ríos Culebras y Boliche. El río Boliche se forma de la unión de los ríos Barranco Alto y Bulubulu. Este último es uno de los principales afluentes de la cuenca del río Taura y aporta la mayor parte del recurso hídrico. En el grafico 2 se observan las cuencas de los ríos Ya guachi, Taura y Ruidoso. Los principales afluentes del río Yaguachi son el Chimbo y Chanchan. El BYPASS 5, conduce las aguas del río Chimbo hacia el río Barranco Alto, justo antes de la unión de este con el río Bulubulu.

Gráfico 2: Ubicación del sistema de control de inundaciones Bulubulu

4.2 INFORMACION DISPONIBLE Información meteorológica INAMHI Para realizar el estudio hidrológico es necesario disponer de información hidrometeorológica e información topográfica. La información hidrometeorológica ha sido recopilada de diversas fuentes como CEDEGE e INAMHI, siendo esta ultima la entidad actual de llevar el registro nacional de información meteorológica e hidrológica. La información topográfica ha sido obtenida del IGM.

Tabla 1 Estaciones meteorológicas en el sitio del proyecto En la tabla 1 se muestran las estaciones hidrometeorológicas más cercanas al sitio de estudio. En el gráfico 3 se puede visualizar la distribución espacial de dichas estaciones.

Gráfico 3 Distribución espacial de las estaciones meteorológicas

Mediante el portal Worldclim se han obtenido capas en formato RASTER con información satelital entre el periodo 1970 y 2000 de datos climatológicos como precipitación, temperatura y viento. En la tabla 2 se muestran los datos recopilados con la máxima resolución posible.

Tabla 2: Datos meteorológicos en formato Ráster del portal Worldclim

Información Hidrológica En un estudio hidrológico es importante contar con datos de medición de caudales o niveles en ríos. Las estaciones hidrológicas cuentan con un medidor de niveles del río comúnmente llamados limnigrafos o limnimetros. Esta información por lo frecuente suele ser muy escasa o deficiente. Para el presente estudio se tienen en consideración las siguientes estaciones hidrológicas.

CODIGO H0448 H0375 H0340 H0385

NOMBRE DE LA ESTACION PAYO AJ BULUBULU CHANCHAN DJ HUATAXI CHIMBO EN BUCAY ANGAS AJ CHANCHAN

RÍO BULUBULU CHAN CHAN CHIMBO CHANCHAN

UTM X 681714 725732 707320 715464

UTM Y 9739409 9751395 9756765 9745449

TIPO AUTOMATICA AUTOMATICA AUTOMATICA CONVENCIONAL

Tabla 3: Principales estaciones hidrológicas en el área del proyecto

En el grafico 4 se muestra la distribución espacial de las estaciones mencionadas en la tabla 3. Se puede observar que para el río Bulubulu, la estación existente es Payo AJ Bulubulu. Existen información hidrológica de otras estaciones anteriores en el río Bulubulu, las cuales se encuentran inactivas en la actualidad.

Gráfico 4. Estaciones hidrológicas cercanas al área de estudio

Información Cartográfica La información topográfica y cartográfica es importante para determinar las características físicas de la cuenca y obtener perfiles de los cauces en estudio. Para el presente informe se cuenta con información cartográfica con escala 1:50000, de las cartas georreferenciadas del IGM y un modelo digital del terreno del área de Naranjal con escala 1:5000 del SIGTIERRAS. En la tabla 4 se muestra la información base antes mencionada.

INFORMACION CARTOGRAFICA TIPO FUENTE ESCALA CURVAS DE NIVEL IGM 1 50000 MDT SIGTIERRAS 1 5000 CARTAS TOPOGRAFICAS IGM 1 50 000

COBERTURA ECUADOR NARANJAL GUAYAS

Tabla 4. Información base cartográfica para el estudio.

5. CARACTERIZACION CLIMATICA 5.1 EL CLIMA EN LA SOCIEDAD El clima es la manifestación de un conjunto de fenómenos naturales que ocurren por lo general en la Troposfera. Estos fenómenos inciden directamente en la vida cotidiana de las personas. A lo largo del tiempo el clima del planeta ha ido variando de manera significativa. Los fenómenos atmosféricos ayudan a la vida del planeta, inciden en el ciclo hidrológico, pero también son el causante junto con los sismos y movimientos de la corteza terrestre, de la mayoría de las desgracias naturales. Los principales fenómenos atmosféricos son, precipitación, Viento, radiación solar, temperatura y evaporación. Estos fenómenos están presentes todo el tiempo y tienen relación con los proyectos de aprovechamiento hidráulico, así como también las obras civiles en general. El clima se estudia a través del análisis de los datos que pueden ser medidos mediante estaciones de observación, las cuales hoy en día en su mayoría son automáticas. Estas estaciones se las denomina frecuentemente estaciones meteorológicas.

5.2 CARACTERIZACION CLIMATICA La provincia del Guayas se caracteriza por tener un clima tropical- ecuatorial, viéndose influenciada por la corriente de Humboldt. Presenta 2 estaciones muy representativas: Estación Seca y Lluviosa. Estación Lluviosa Se caracteriza por tener un clima caluroso con temperaturas mayores a 25°c en la noche y precipitaciones constantes, moderadas y altas. Se presenta entre los meses de diciembre a mayo correspondientes al verano y otoño austral. Los ríos suelen presentar crecidas y desbordamientos. Estación Seca Se caracteriza por tener un clima fresco, con temperaturas mínimas que oscilan entre los 18 y 19°c en la noche, las precipitaciones son muy escasas y los días son principalmente nublados y secos. comprenden los meses de junio a noviembre correspondientes al invierno y primavera austral. Los ríos presentan caudales bajos y en algunos casos existen ríos secos. 5.2.1 VARIABLES CLIMATICAS Precipitación Se presenta en forma de lluvia, nieve, granizo etc. En términos de ingeniería y proyectos la precipitación es la cantidad de agua que cae al suelo proveniente de las nubes, cumple un papel fundamental en el ciclo hidrológico de una región, siendo esta la principal fuente de agua de ríos y corrientes subterráneas. Se estima estadísticamente que solo el 25 % de la precipitación total regresa al mar. Tipos de precipitación Existen varias formas de precipitación en función de su formación entre el ascenso de aire, vientos y temperatura, estos son. Conectiva, Orográfica y Ciclónica.

Medición Existen varios equipos de medición de precipitación, entre los cuales tenemos los pluviómetros y pluviógrafos. Los pluviómetros son aparatos que miden la profundidad de la precipitación en una superficie y muestran la cantidad de precipitación que ha existido en una determinada zona. Los pluviógrafos son unas graficas que muestran la evolución de la precipitación a lo largo de un tiempo determinado y de la cual pueden generarse Hietogramas y curvas de intensidad duración y frecuencia

Estudio de la precipitación Las condiciones climáticas de una determinada región están directamente ligadas a la precipitación, y esta varía en función del tiempo y espacio. Es preciso conocer las características de la precipitación como intensidad y duración con el fin de planificar los proyectos de ingeniería que puedan desarrollarse en esa determinada zona o región. Precipitación media anual Es la precipitación caída a lo largo de un año, por lo general para obtener la precipitación media de un determinado lugar se toma un promedio estadístico de todos los años registrados en una determinada estación meteorológica. En el Ecuador las zonas más húmedas son el oriente ecuatoriano y la zona norte de la cuenca del Guayas, incluyendo la demarcación hidrográfica de Esmeraldas. En el grafico 5 se muestra la precipitación media anual en el Ecuador tomada del portal Worldclim. De manera general se observa que la zona en donde se encuentra la Presa Daule Peripa es una de las más húmedas del país.

Gráfico 5 Precipitación media anual en el Ecuador

Precipitación en la zona de estudio Las cuencas de los ríos Taura y Ruidoso se encuentran atravesadas por varias líneas isoyetas que van desde los 500 mm hasta los 2000 mm. Las Áreas potenciales de aprovechamiento hídrico aguas debajo de la derivadora Bulubulu en Manuel A.J. Calle, tienen una precipitación media anual entre 1500 y 1750 mm, tal como se observa en el grafico 6. Dicha información antes mencionada fue obtenida del INMAHI y tiene concordancia con las isoyetas de precipitación obtenidas del mapa de Ecuador en el grafico 5, con datos obtenidos del portal Worldclim.

Gráfico 6: Isoyetas de precipitación (INAMHI) Distribución mensual. Como ha sido mencionado anteriormente la distribución de la lluvia es desigual a lo largo de todo el año. La precipitación se concentra principalmente entre los meses de enero a mayo. En el grafico 7, se puede observar que durante los meses de enero a mayo la precipitación mensual varía entre 150 y 500 mm. El mes de mayor pluviosidad por lo general en febrero. Los meses de junio a diciembre la precipitación varía entre 0 y 50 mm siendo agosto el mes más seco.

Gráfico 7: Precipitación media mensual. INMAHI

Eventos de ocurrencia excepcionales: Fenómeno del niño Las condiciones climáticas anormales de este evento suelen durar de 12 a 18 meses. En este periodo las precipitaciones son muy altas y constantes. La intensidad y duración de la precipitación presenta una elevación significativa. Los principales efectos adversos tales como inundaciones, deslizamientos o fallas de estructuras, pueden afectar a la población de una determinada región como es el caso de los sectores productivos, la infraestructura y los sectores sociales. Así como han existido épocas de lluvias extremas, han existido épocas de sequías prolongadas en el que la precipitación ha estado muy por debajo de la media. En el grafico 8 se presentan la serie anual de precipitaciones entre 1991 y 2013. Se puede observar periodos de lluvias como los años 1992, 19971998, 2008 y 2012, así como años de máxima sequia como 2002 al 2007.

Gráfico 8: Precipitación Multianual promedio

Temperatura En el estudio del clima la Temperatura mide el nivel térmico en el ambiente. En los proyectos hidráulicos se requiere medir la temperatura del aire, ya que influye en la formación de precipitación y en los cultivos. La medición se realiza mediante termómetros los cuales registran las temperaturas mínimas, máximas y medias. La temperatura en el Ecuador varia significativamente entre la región litoral principalmente calurosa y la región interandina, principalmente fría. En el grafico 9 se observan temperaturas promedias entre 20°C y 25°C a lo largo de la región Litoral y región Amazónica, mientras que a lo largo de la región interandina la temperatura promedio varía entre -4 y 6 °C. En la zona de estudio las temperaturas promedio varían de 5 a 6 °C entre la época seca (junio-diciembre) y lluviosa (enero-mayo). Durante los días más fríos la temperatura llega hasta los 18 0 19 °C en la noche y en los días más calurosos la temperatura mínima oscila entre los 24 a 26 °C en la noche.

Gráfico 9: Temperatura media en el Ecuador

El estudio del clima es fundamental para el análisis de riego, los cultivos deberán ser seleccionados de acuerdo con el tipo de clima en la zona de estudio. Por lo general en las estaciones meteorológicas se mide la temperatura máxima, mínima y media. Las temperaturas máximas y mínimas pueden ser promedios o absolutas.

Temperaturas absolutas. Son los valores máximos de temperatura alcanzados en un determinado periodo de tiempo. Un mes puede tener un valor máximo absoluto de temperatura, que corresponde a la máxima temperatura registrada en un día determinado de ese mes. Los datos de temperatura absoluta en el área del proyecto son muy escasos e insuficientes, debido a la mala administración de la red de estaciones meteorológicas por parte de las entidades encargadas.

Temperaturas medias mensuales, máximas y mínimas medias mensuales. Generalmente para estudios agronómicos es de particular importancia el registro de las temperaturas medias, máximas y mínimas. Las temperaturas máximas o mínimas medias son un promedio de todas las temperaturas máximas o mínimas absolutas diarias con el fin de determinar la media mensual y anual de las temperaturas máximas y mínimas en una determinada región. Temperatura Promedio La mayor parte del territorio de la cuenca Taura mantiene una temperatura promedio de 25°C. Las zonas mas altas de la cuenca del río Bulubulu la temperatura promedio desciende progresivamente hasta los 16 °C. En el grafico 10 se pueden observar las distintas zonas del proyecto y sus temperaturas promedios anuales.

Gráfico 10: Temperatura media en la zona de estudio

Temperatura Mínima media Se refiere al promedio de las temperaturas mínimas recopiladas en un determinado periodo de tiempo. Para el caso se han obtenido un promedio de temperaturas mínimas anuales mostradas en el grafico 11, mediante un Raster obtenido del portal Worldclim. Las temperaturas mínimas en el área de estudio varían entre 18 y 20 °C. En las zonas mas altas las temperaturas mínimas medias descienden hasta los 8 °C

Gráfico 11: Temperatura mínima en la zona de estudio

Temperatura Máxima Media La temperatura máxima media se refiere al promedio estadístico de las temperaturas máximas medidas a lo largo de un periodo de tiempo determinado. En el grafico 12 se observan temperaturas máximas en la zona de estudio de entre 26°C y 28 °C. en las zonas bajas, mientras que en las zonas altas las temperaturas máximas disminuyen a 18 °C. Como es evidente las temperaturas disminuyen en las partes altas de la cuenca del río Bulubulu, cercanas a la región Interandina, que por lo general las temperaturas disminuyen significativamente con respecto a la región litoral.

Gráfico 12: Temperatura máxima en la zona de estudio

Velocidad del Viento El viento es una magnitud vectorial que tiene dirección y fuerza. En la actualidad existen varios instrumentos para determinar la dirección y velocidad del viento como veletas o anemómetros. Es importante el estudio del viento en la elaboración de proyectos de infraestructura hidráulica como reservorios, diques o canales, ya que influye en la fuerza con la que golpea las estructuras y en el oleaje que genera cuando se trata de obras de almacenamiento o trasvase de agua. La provincia del Guayas carece de estaciones meteorológicas con registros solidos del viento, por lo que se han determinado velocidades del viento a través de información satelital obtenida del portal Worldclim. En el gráfico 12, se observan datos de la velocidad del viento en el área de estudio. Las velocidades en la cuenca Taura, específicamente en la zona de influencia del río Bulubulu varían entre 1 y 2 m/s

Gráfico 13: Velocidades del viento en la zona de estudio

Evaporación La evaporación es el proceso en el cual se pierde. Este proceso junto con la transpiración de las plantas genera la pérdida del recurso hídrico por lo que cuando la evaporación y transpiración es mayor al aporte de precipitación y generación del recurso mediante escurrimiento superficial y subterráneo se puede considerar la existencia de un déficit hídrico. En los proyectos de riego es necesario conocer la evapotranspiración (Combinación de evaporación y transpiración) con el fin de elaborar diseños relacionado con el riego, como por ejemplo programación de riego, cantidades de agua a proporcionar a un determinado cultivo, elección de un sistema de riego eficiente, conducciones, etc. En un estudio hidrológico es necesario conocer la evapotranspiración para estimar la cantidad de agua que se pierde en un evento de precipitación y poder magnificar la cantidad de agua que puede producir escurrimiento superficial. Es necesario también calcularlo de la manera más precisa posible. En el grafico 14 se muestra la evaporación en la región del proyecto. Se observa que la evaporación en los meses de Febrero Marzo y Abril es mayor a 90 mm, coincidiendo con los meses de mayor radiación solar y precipitación, mientras que los meses de junio a noviembre la evaporación es inferior a la media, en la cual se observan valores de 70 a 80 mm

Gráfico 14: Evaporación promedio en la zona de estudio

Heliofanía En la provincia del Guayas, las horas de sol varían dependiendo de la estación climatológica. Por lo general los meses de febrero, marzo y abril son los que reciben mayor radiación solar. En el grafico 15 se muestra la heliofanía en el área de estudio, en la cual se observa entre 70 y 90 horas de sol en los meses más lluviosos y entre 30 y 60 horas de sol para los meses más fríos y secos.

Gráfico 15: Heliofanía en la zona de estudio

Déficit hídrico El sitio de ubicación del proyecto presenta un déficit hídrico de hasta 1000 mm en las zonas bajas, mientras que, en las zonas más altas, debido a la existencia de mayor precipitación, el déficit hídrico disminuye a menos de 25 mm. En el grafico 16 se puede apreciar un mapa de déficit hídrico del sitio de proyecto.

Gráfico 16: Déficit Hídrico en la zona de estudio

5.2.2 CAMBIO CLIMATICO Durante muchos años el clima ha estado en constante variación. Ha existido épocas glaciales o de sequias extremas. La edad del hombre corresponde a una infinitésima parte de la edad de la tierra. El cambio climático es producto de dos factores principales: La intervención negativa del hombre en la naturaleza y los procesos naturales propios del planeta entre los cuales encontramos movimiento de las placas tectónicas, inversión de los polos magnéticos de la tierra, cambios en el Angulo de inclinación de la tierra entre otros. El cambio climático es un factor clave a tener en cuenta ya que es el responsable de los posibles cambios en las características climáticas de determinadas zonas y afectara a futuro la vida del planeta. Riesgos y afectaciones Las construcciones descontroladas, contaminación ambiental y tala indiscriminada de árboles son varias de las principales causas del cambio climático, el cual produce afectaciones a la sociedad. Un ejemplo claro de afectación directa es cuando el ciclo hidrológico tiende a modificarse producto de la tala de

árboles y los asentamientos no controlados, los cuales producen que la evapotranspiración disminuya y por ende la escorrentía superficial aumente ocasionando inundaciones y daños importantes a la comunidad. Entre las principales afectaciones encontramos:      

Inundaciones y desbordamientos de ríos más violentos Afectaciones a la capa de ozono Cambio en la temperatura global Aumento del nivel del mar Deshielo de glaciales Contaminación del entorno ambiental

Medidas y acciones Es necesario implementar políticas de mitigación, para reducir los efectos del cambio climático, no obstante, hay que considerar que parte de las afectaciones que influyen en el cambio climático vienen de procesos naturales del planeta. A continuación, se enumeran algunas medidas necesarias a tener en cuenta:     

Plan de manejo de cuencas hidrográficas Reforestación de bosques Reducción de la contaminación Protección e ecosistemas Protección de ríos y lagos

6. HIDROLOGIA El estudio hidrológico tiene como objetivos básicos, en primer lugar, el conocimiento de la disponibilidad del recurso hídrico, para fines de aprovechamiento, lo cual requiere disponer de largos periodos de registro de datos hidrometeorológicos mensuales o anuales en el área de estudio. Por otra parte, se requiere realizar un análisis de valores extremos y crecientes con la finalidad de realizar el correcto dimensionamiento de las obras hidráulicas, necesarias para el control del flujo, referidos a periodos de diseño en función de las afectaciones y riesgos potenciales de la obra. Para el presente caso se realiza un estudio de caudales disponibles asociados a diferentes probabilidades o persistencias en función de la seguridad de la oferta hídrica. Luego se realiza un estudio de crecientes asociados a varios periodos de retorno con la finalidad de mantener el control del flujo y seguridad de la infraestructura hidráulica. En la práctica ingenieril, las obras hidráulicas deben contar con alto grado de seguridad, por lo que en el diseño hidrológico se utilizan metodologías idóneas avaladas por instituciones y autores de alto prestigio como “US Army Corps of Engineers”, Ven Te Chow, U.S Bureau of Reclamation, entre otros.

6.1 CUENCAS DE DRENAJE Una cuenca hidrográfica es una superficie en la cual la precipitación es drenada en forma de escorrentía hacia un mismo punto común. Por lo general las cuencas hidrográficas drenan hacia el mar, salvo las cuencas endorreicas las cuales normalmente drenan hacia un lago. El estudio de una cunca hidrográfica es fundamental para profundizar el comportamiento de las crecidas y determinar los tiempos de escorrentía ante eventos hidrológicos de una determinada magnitud. 6.1.1

CARACTERÍSTICAS DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS

Como principales características en una cuenca tenemos, el estudio de los cauces, en especial el cauce principal, delimitación de la cuenca y subcuencas, área, perímetro, pendiente, densidad de drenaje y factor de forma. Para el proyecto en mención se realizará el estudio de las cuencas dentro del sistema de control de inundaciones Bulubulu, comprendiendo las cuencas, Chimbo-Chanchan, Bulubulu y Barranco alto. Delimitación y Características generales: En el grafico 17 se muestra la delimitación respectiva de las cuencas Bulubulu, barranco Alto y ChimboChanchan. La cuenca Chimbo-Chanchan se compone de los ríos Chimbo y Chanchan, el cual se une junto al río Milagro aguas debajo de la derivadora Chimbo para formar el río Yaguachi el mismo que desemboca en el río Babahoyo. Los ríos Bulubulu y Barranco alto se unen formando el río Boliche, el mismo que al unirse al río Culebras se forma el río Taura desembocando en el río Guayas.

Gráfico 17: Delimitación de las cuencas de drenaje

Área de la cuenca (A): Es la representación horizontal de la superficie de la red de drenaje de un determinado cauce. Cuanto mayor grande sea el área de la cuenca, existirá un mayor escurrimiento superficial y volumen de caudal en las crecidas. Perímetro (P): Se refiere a la longitud de la divisoria de la Cuenca, siendo de utilidad la forma de este ya que determinara el tipo de cuenca y su relación con las crecientes. Coeficiente de Compacidad (Kc): Se refiere a una relación entre el perímetro de la cuenca y el perímetro de una circunferencia de área igual a la cuenca. Las cuencas circulares tienden a presentar coeficientes de compacidad cercanos a 1, Por lo general las cuencas redondas o circulares presentan crecidas de ríos más espontaneas y violentas.

Kc=0.282

P √A

Donde P, es el perímetro de la cuenca en km y A es el área de la cuenca en Km2. Longitud del Cauce (Lc): Indica la longitud del cauce principal de una cuenca, desde su nacimiento hasta el punto de análisis.

En la tabla 5 se observan los resultados obtenidos de las características principales de cada cuenca. La cuenca Chimbo-Chanchan es la que posee mayor superficie con aproximadamente 180 Km2. Las cuencas Barranco Alto y Bulubulu presentan un menor coeficiente de compacidad.

Cuenca Hidrografica Chimbo-Chanchan Bulubulu Barranco Alto

A Km2 3792.79 662.69 343.02

P Km 455.62 150.39 110.46

Lc Km 181.24 89.43 76.18

Kc 2.09 1.65 1.68

Tabla 5: Características básicas de la cuenca.

6.1.2

PERFIL Y PENDIENTE DE LOS CAUCES PRINCIPALES

El perfil longitudinal representa la trayectoria de un topográfica de un cauce. La pendiente un río por lo general tiende a disminuir a medida que un cauce se acerca al punto de desembocadura. Para el caso de las 3 cuencas, se han realizado perfiles de cada río principal, con lo que se han determinado las pendientes de cada uno. Se pueden determinar pendientes medias o pendientes medias ponderadas, las cuales representan de mejor manera la pendiente real de un cauce.

Pendiente media ponderada: Representa de manera más real la pendiente media del cauce principal. Para su determinación se debe trazar un perfil longitudinal del cauce. Se obtiene los valores de área debajo de la curva que define el perfil, utilizando el método de los trapecios. Se presenta la fórmula de cálculo:

AT =

b x (H 1+ H 2) 2

Sm=(

H 2−H 1 ) b

Donde; b = Longitud total del río H1 = Cota mínima H2 = Cota media máxima AT = Área Total Sm = Pendiente media ponderada

Perfil y pendiente media del Río Chimbo La mayor parte del cauce se encuentra en las montañas de la serranía ecuatoriana. A la altura de Marcelino Maridueña se une con el Río Chanchan. El análisis de río se ha realizado hasta el punto de la derivadora que drena parte de las aguas hacia el BYPASS 5. En el grafico 18 se observa el perfil del cauce del río Chimbo.

Grafico 18: Perfil del río Chimbo En la tabla 6 se muestra el calculo de la pendiente media ponderada del río Chimbo:

b (m) AT (m2) H2 (m) H1 (m) S

180000.00 268655893 2958.66 26.41 0.0163

Tabla 6: Pendiente media ponderada del río Chimbo

Río Barranco Alto El perfil del río Barranco alto se muestra en el grafico 19. El río presenta una pendiente alta en las zonas montañosas y disminuye drásticamente en las zonas bajas y planas de la región litoral.

Gráfico 19: Perfil del río Barranco Alto

b (m) AT (m2) H2 (m) H1 (m) S

76176.92 6611496 153.58 20.00 0.0018

Tabla 7: Pendiente media ponderada del río Barranco Alto

Río Bulubulu El río Bulubulu presenta dos pendientes diferenciadas, hacia las zonas altas de la cuenca de drenaje una pendiente elevada, en donde el flujo toma velocidad y arrastre, mientras en la zona del litoral una pendiente muy baja con terreno plano y con velocidades inferiores y sedimentación, provocando grandes inundaciones en épocas de lluvias extremas. En el grafico 20 se muestra el perfil longitudinal del río.

Gráfico 20: Perfil longitudinal del río Bulubulu

En la tabla 6 se muestra el cálculo de la pendiente media ponderada del río Bulubulu.

b (m) AT (m2) H2 (m) H1 (m) S

89425.98 36287043 791.55 20.00 0.0086

Tabla 8: Pendiente media ponderada del río Bulubulu

6.2 CAUDALES Es fundamental el estudio de regulación y aprovechamiento hídrico previo al diseño de una obra de infraestructura hidráulica. Conocer la oferta de agua permitirá establecer una idea acerca de los beneficios de la obra y el tipo de proyecto que se va a realizar. La oferta se refiere al caudal de agua que se dispone de un río de manera natural producto de la precipitación. Por lo general año contar con información futura, se utiliza información y datos históricos. En ocasiones cuando no se cuenta con registro de caudales se utiliza la precipitación para general caudales sintéticos. Para el presente estudio se realizó el estudio de la oferta hídrica del río Bulubulu. En primera instancia del tramo correspondiente a la derivadora Bulubulu a la altura de Manuel J. Calle y posteriormente con las aportaciones del estero Verde. Cuencas aportantes, Río Bulubulu y estero Verde Para determinar la oferta hídrica del río Bulubulu en el sector aguas debajo de la derivadora a la altura de Manuel J. Calle se ha delimitado la cuenca aportante hasta dicho punto. Adicionalmente se realiza la delimitación de la cuenca estero Verde, importante afluente del río Bulubulu aguas debajo de la derivadora. En los gráficos 21 y 22 se presenta la delimitación de ambas cuencas.

Gráfico 21: Delimitación de la cuenca Bulubulu a la altura de la derivadora cercana a Manuel J. Calle

Gráfico 22: Delimitación de la cuenca estero Verde, aportante principal aguas debajo de la derivadora Bulubulu en Manuel. J. Calle

6.1 PRECIPITACION MEDIA Y CAUDALES Para determinar la precipitación media que servirá como punto de partida para determinar los caudales es necesario identificar las estaciones meteorológicas que inciden en cada cuenca y determinar la influencia de cada una de estas. Se realizó mediante el método de los Polígonos de Thiessen. Método de los Polígonos de Thiessen Es un método ampliamente utilizado para determinar la precipitación media basado en el área de influencia que cada estación presenta sobre una cuenca hidrográfica. El método se basa en la distancia euclidiana mediante la obtención de las mediatrices de los triángulos trazados entre cada estación. En la tabla 9 se detalla la distribución de las áreas de influencia de cada estación para la cuenca Bulubulu mediante el método de los Polígonos de Thiessen presentado en el grafico 23.

ESTACION CODIGO NOMBRE MA2U La Troncal M540 Multitud M031 Cañar AREA TOTAL

AREA Km2 411.86 60.39 83.45 555.70

Tabla 9: Áreas de influencia de las estaciones meteorológicas en la cuenca del río Bulubulu.

Gráfico 23: Polígonos de Thiessen en la cuenca del río Bulubulu

En la tabla 10 se detalla la distribución de las áreas de influencia de cada estación mediante el método de los Polígonos de Thiessen para la cuenca estero Verde, presentado en el grafico 24. ESTACION CODIGO NOMBRE MA2U La Troncal M218 San Carlos AREA TOTAL

AREA Km2 28.94 41.47 70.41

Tabla 10: Áreas de influencia de las estaciones meteorológicas en la cuenca del estero verde

Gráfico 24: Polígonos de Thiessen en la cuenca del estero Verde

Una vez han sido determinadas las áreas de cada estación se procede a realizar el cálculo de la precipitación media para cada cuenca. Los pasos de cálculo se resumen a continuación:   

Registro de información mensual de precipitaciones Relleno de datos faltantes mediante correlación lineal y curva de doble masa Obtención de la precipitación mediante promedio de pesos de cada área utilizando la fórmula:

Pm=

P 1 x A 1+ P 2 x A 2+ Pn x An AT

Donde: - P1, P2, Pn, son los valores de precipitación media de cada estación. - A1, A2, An, son valores de áreas de cada estación determinadas por el método de los Polígonos de Thiessen - AT, es el área total de la cuenca

Datos de precipitación, validados y rellenados. Se han validado y en casos donde fue necesario rellenado los valores de precipitación mensual de las estaciones La Troncal, San Carlos, Multitud y Cañar. En las tablas 11 a 14 se muestran los datos de dichas estaciones:

PRECIPITACION MENSUAL - ESTACION MA2U (LA TRONCAL)

AÑO

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

207.60 199.00 322.80 365.50 324.30 295.00 205.20 586.90 147.70 139.30 402.90 152.80 261.20 207.50 85.30 255.50 262.60 837.80 531.20 324.00 236.60 603.90 327.00

496.10 693.30 510.00 436.40 522.00 594.60 520.70 1288.90 513.90 481.20 689.00 430.70 206.60 317.00 142.50 546.00 280.60 625.50 496.90 466.30 465.00 568.50 458.00

336.20 730.80 621.80 280.60 259.90 585.40 710.70 745.00 527.30 481.70 248.90 705.00 217.70 475.20 263.90 467.80 427.00 749.00 448.90 557.60 224.70 531.30 375.80

108.70 781.20 604.40 246.50 272.00 74.10 456.20 765.20 359.90 241.40 71.10 325.90 90.20 219.90 133.40 132.20 202.10 479.30 146.10 603.60 687.70 619.90 0.00

68.20 630.50 358.00 66.70 54.30 20.70 530.30 565.70 141.40 212.10 5.60 38.00 34.40 39.60 4.50 93.30 67.20 62.40 86.20 205.90 24.70 372.40 33.70

3.40 241.50 24.00 8.70 8.20 6.10 322.10 165.90 8.40 30.30 6.40 16.30 10.20 9.70 5.30 7.30 18.00 31.40 16.10 18.10 16.60 20.00 11.10

5.20 13.70 27.30 5.10 23.50 4.70 112.80 45.80 14.50 1.60 4.60 6.80 9.10 4.50 3.70 7.30 5.60 20.60 4.60 13.30 27.60 7.90 4.00

8.80 6.30 7.80 3.70 9.20 4.70 133.60 12.60 3.60 12.60 6.30 3.30 6.40 2.50 5.70 9.00 8.40 21.10 7.80 4.90 5.30 1.80 0.00

6.70 9.70 11.00 5.30 7.20 9.50 187.10 10.80 24.80 22.30 9.90 5.30 6.90 16.50 8.90 0.00 8.90 27.20 11.20 13.70 12.30 5.30 2.20

20.20 14.30 13.90 20.70 22.50 9.10 141.40 19.70 18.80 20.30 18.00 17.30 13.00 23.40 16.10 14.30 15.50 23.70 13.90 15.70 7.30 18.40 17.90

30.60 24.00 16.30 16.10 12.60 17.60 674.70 20.80 18.20 4.00 22.10 22.00 8.90 12.20 0.00 30.10 13.00 9.20 14.10 18.60 17.50 15.00 20.60

50.40 13.40 142.10 245.30 19.70 29.50 561.30 31.50 151.80 20.60 0.00 61.10 32.20 8.70 0.00 64.30 32.80 30.00 98.10 147.70 20.40 18.60 25.10

Tabla 11: Datos de precipitación mensual multianual, Estación La troncal

PRECIPITACION MENSUAL - ESTACION M540 (MULTITUD)

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ENE 93.60 186.70 162.90 267.90 127.30 154.40 167.20 243.00 101.80 99.27 178.46 55.20 106.40 86.80 54.40 117.10 121.90 264.50 241.50 154.76 128.50 238.84 155.66

FEB 144.20 137.70 296.30 147.70 112.70 174.80 78.30 166.90 167.59 165.82 177.05 147.60 130.00 133.40 143.80 289.20 97.00 259.10 217.00 165.02 164.95 170.54 164.57

MAR 247.30 212.30 259.50 172.40 133.20 267.00 236.40 172.00 207.12 201.34 22.70 255.30 170.10 147.70 212.30 253.60 204.90 167.30 299.90 210.96 168.78 207.63 187.92

ABR 80.80 192.00 240.00 192.80 130.20 86.00 210.50 267.10 170.64 146.89 163.20 213.20 149.90 157.40 82.80 102.00 142.80 207.90 79.90 219.47 236.33 222.74 98.51

MAY 79.10 137.20 56.80 73.90 70.20 41.70 77.80 108.70 64.59 71.24 63.00 43.10 40.40 68.00 8.60 45.60 104.80 75.10 34.30 70.65 53.62 86.30 54.47

JUN 21.60 21.40 10.10 7.50 19.50 11.10 110.60 89.17 24.13 33.18 7.70 11.20 40.50 2.70 8.40 19.10 34.90 37.60 22.90 28.14 27.52 28.92 25.25

JUL 9.00 2.20 20.00 2.00 14.80 6.10 17.40 11.41 6.86 4.98 1.60 3.10 6.70 1.30 0.50 2.10 8.00 11.40 7.20 6.68 8.76 5.90 5.33

AGO 10.40 4.50 5.20 0.00 6.20 3.50 19.30 9.80 4.93 9.80 2.20 0.30 3.30 2.50 0.00 28.10 2.00 22.20 7.20 5.63 5.85 3.96 2.98

SEP 4.60 2.80 8.90 1.70 8.00 10.10 92.90 9.29 15.99 14.79 18.70 4.50 4.60 28.10 5.00 6.90 0.60 17.60 9.48 10.67 10.00 6.65 5.17

OCT 3.70 11.20 19.50 10.10 10.10 11.60 111.40 14.19 13.48 14.66 3.10 38.50 13.70 15.10 7.20 0.30 0.00 27.00 9.59 11.02 4.36 13.16 12.76

NOV 0.00 14.90 17.70 12.30 43.40 14.40 235.60 19.92 19.06 14.36 20.80 42.10 6.50 9.70 8.10 55.30 0.00 15.50 17.70 19.19 18.83 18.00 19.85

DIC 47.60 48.10 142.20 184.60 60.50 106.30 223.20 67.45 109.30 63.66 51.30 54.20 45.30 62.20 43.40 152.80 44.30 30.40 90.62 107.87 63.59 62.97 65.23

Tabla 12: Datos de precipitación mensual multianual, Estación Multitud. (En rojo los datos rellenados)

PRECIPITACION MENSUAL - ESTACION M033 (CAÑAR)

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ENE 25.30 8.50 46.50 88.40 13.30 52.10 45.50 11.50 74.90 41.90 48.70 6.20 14.60 64.60 23.80 24.80 36.00 48.30 80.90 12.20 43.40 100.90 23.00

FEB 24.20 36.60 106.00 101.30 38.80 98.60 16.00 91.30 100.80 59.04 21.90 32.30 34.30 27.90 41.90 44.30 11.90 130.40 40.80 82.70 99.00 74.70 77.70

MAR 61.70 54.00 125.40 64.80 84.30 60.10 101.90 69.00 106.70 64.60 76.80 94.90 44.40 39.10 172.60 97.00 89.70 95.30 60.70 47.30 37.40 44.30 51.00

ABR 26.90 56.80 80.00 83.50 60.10 75.90 42.40 50.20 76.80 82.70 33.20 65.60 49.80 64.30 66.30 89.10 94.60 99.60 29.50 77.10 122.10 75.20 12.30

MAY 68.80 28.00 22.50 59.65 72.50 35.80 30.30 99.50 68.10 69.70 41.20 39.40 36.90 24.80 110.50 12.70 60.30 116.90 21.30 54.50 47.60 19.60 95.10

JUN 22.70 35.00 10.60 33.20 33.00 35.70 23.00 17.60 27.10 32.10 37.70 33.00 23.70 23.10 33.20 20.70 53.00 28.50 46.90 42.40 32.80 19.60 21.80

JUL 15.50 11.20 17.10 30.80 33.70 32.70 23.80 41.10 17.60 6.30 9.70 11.10 7.20 16.40 4.10 2.20 9.20 37.60 17.90 60.60 50.90 19.20 29.80

AGO 12.30 4.50 8.60 54.10 4.40 8.30 11.90 16.53 28.70 17.50 22.70 2.80 9.00 5.10 8.60 12.00 38.80 23.30 15.00 19.50 12.30 15.30 24.30

SEP 20.20 41.00 25.70 15.40 5.60 29.00 20.50 9.90 87.80 45.40 24.00 7.90 6.50 66.20 15.90 7.30 18.40 22.50 3.80 13.80 44.60 14.50 10.80

OCT 22.40 22.50 37.80 26.00 25.90 101.70 84.50 45.60 30.00 8.70 3.30 61.60 33.64 29.20 37.30 7.30 35.80 55.30 32.10 13.00 33.40 48.60 55.80

NOV 34.60 32.40 46.80 58.50 72.80 39.50 87.40 19.60 14.20 6.30 51.50 59.00 25.60 66.10 48.80 20.60 55.40 59.70 20.70 30.00 62.10 105.40 24.70

Tabla 13: Datos de precipitación mensual multianual, Estación Cañar.

DIC 22.20 12.90 55.40 34.20 41.10 32.20 42.80 11.00 85.60 47.40 77.30 25.30 49.00 28.10 38.63 58.10 50.60 23.20 37.40 56.10 57.50 23.10 24.00

PRECIPITACION MENSUAL - ESTACION M218 (SAN CARLOS)

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ENE 154.10

FEB 650.90

MAR 348.80

ABR 107.00

MAY 120.50

JUN 0.00

JUL 0.00

AGO 0.80

SEP 1.10

OCT 0.00

NOV 1.80

DIC 53.40

252.70 298.10 332.30 320.00 178.50 234.60 762.70 170.20 229.60 464.90 12.80 184.70 122.80 222.80 258.60 215.70 658.80 435.80 241.20 204.30 363.60 340.00

350.40 576.50 475.70 185.20 472.80 602.30 1085.40 572.50 425.94 365.20 518.10 199.20 283.10 245.70 472.80 113.60 663.10 416.80 378.60 248.70 691.50 312.50

543.50 562.36 239.40 102.30 386.50 588.50 662.80 716.20 452.35 745.80 784.20 284.50 369.90 192.50 333.00 481.20 695.20 175.10 362.90 15.80 738.40 539.40

489.00 545.48 316.40 118.50 79.60 437.30 1123.20 246.50 284.15 535.40 463.00 163.90 178.90 461.50 36.40 182.70 496.40 119.50 516.10 468.50 490.40 165.10

405.30 316.37 166.30 47.20 5.00 501.90 603.00 209.40 217.20 16.90 93.60 15.00 44.90 6.30 42.50 40.50 76.40 103.00 102.20 5.40 337.60 14.30

36.00 15.94 2.00 0.00 1.60 200.00 275.70 0.00 11.80 0.90 32.50 0.00 4.30 0.90 2.30 4.10 3.30 8.50 4.60 11.90 30.40 0.00

8.50 0.00 1.50 7.00 2.30 170.10 79.80 0.50 0.90 0.70 7.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 11.70 0.00 0.00 43.90 0.00 0.00

2.70 0.00 0.00 4.40 6.00 85.60 1.10 0.50 0.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 6.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.70

0.00 0.70 0.00 2.30 0.70 179.50 1.30 10.50 9.50 0.00 1.00 0.00 2.20 0.00 3.30 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.50

0.00 0.00 12.50 7.10 2.30 131.80 2.50 8.20 0.80 1.10 8.30 0.00 6.00 0.00 0.00 2.30 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 4.20

12.60 4.00 0.00 8.00 1.00 625.50 0.70 0.00 1.00 0.50 3.30 0.00 0.50 0.00 10.40 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 10.10

11.70 198.60 0.00 25.10 30.90 1049.70 148.60 0.00 7.40 8.20 20.10 24.20 11.00 53.80 40.00 12.10 0.00 8.80 0.00 25.40 16.60 3.50

Tabla 14: Datos de precipitación mensual multianual, Estación San Carlos.

Luego de haber recopilado la información disponible se calcula la precipitación media mensual multianual para las cuencas Bulubulu y estero Verde. El cálculo se presenta en las tablas 15 y 16

PRECIPITACION MENSUAL - CUENCA DERIVADORA BULUBULU

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ENE 167.84 169.06 263.93 313.28 256.19 243.25 177.09 463.12 131.78 120.32 325.32 120.18 207.35 172.92 72.71 205.82 213.28 656.94 432.10 258.79 195.84 488.69 262.73

FEB 386.99 534.31 426.11 354.70 404.96 474.50 396.83 987.13 414.23 383.53 533.19 340.11 172.40 253.63 127.53 442.75 220.30 511.33 397.99 375.95 377.43 451.10 369.00

MAR 285.32 572.82 507.88 236.44 219.76 471.92 567.73 581.22 429.34 388.60 198.47 564.51 186.50 374.12 244.58 388.84 352.21 587.62 374.41 443.30 190.50 422.99 306.61

ABR 93.38 608.39 486.05 216.19 224.77 75.66 367.36 603.70 296.82 207.30 75.42 274.56 90.62 189.74 117.82 122.45 179.51 392.79 121.40 482.79 553.71 494.94 12.55

MAY 69.47 486.42 274.89 66.42 58.76 25.25 406.04 446.03 122.05 175.41 17.18 38.76 35.43 40.46 20.86 76.01 70.25 71.96 70.81 168.47 31.28 288.33 45.18

JUN 8.28 186.57 20.48 12.25 13.15 11.09 254.20 135.29 12.92 30.88 11.24 18.25 15.52 10.95 9.83 10.59 25.09 31.64 21.46 22.84 20.22 20.91 14.24

JUL 7.16 12.07 24.97 8.62 24.09 9.06 89.07 41.36 14.13 2.67 5.04 7.04 8.55 5.94 3.41 5.97 6.40 22.15 6.88 19.68 29.05 9.38 8.02

AGO 9.50 5.83 7.64 10.87 8.15 5.11 102.90 12.89 7.51 13.03 8.32 2.90 6.45 2.89 5.52 11.53 12.27 21.55 8.82 7.17 6.41 4.06 3.97

SEP 8.50 13.65 12.98 6.43 7.05 12.49 151.85 10.50 33.30 24.95 12.97 5.60 6.59 25.22 9.53 1.85 9.42 25.45 9.90 13.39 16.90 6.83 3.81

OCT 18.74 15.19 18.10 20.34 21.66 23.28 129.60 22.99 19.90 17.95 14.17 26.26 16.17 23.37 18.32 11.73 16.86 28.80 16.16 14.79 10.90 22.37 23.03

NOV 27.88 24.27 21.03 22.05 24.99 20.54 538.79 20.52 17.69 5.47 26.37 29.74 11.15 20.02 8.21 31.41 17.95 17.47 15.48 20.38 24.34 28.90 21.13

DIC 45.86 17.10 129.09 207.00 27.35 38.25 446.70 32.33 137.24 29.30 17.18 54.97 36.15 17.43 10.52 72.99 36.72 29.02 88.17 129.62 30.67 24.10 29.30

Tabla 15: Precipitación mensual multianual, cuenca Bulubulu (Derivadora M.J. Calle)

PRECIPITACION MENSUAL - ESTERO VERDE

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

ENE 176.09 230.63 308.25 345.95 321.77 226.38 222.52 690.44 160.95 192.48 439.42 70.34 216.14 157.61 166.28 257.33 234.98 732.37 475.01 275.23 217.58 462.37 334.66

FEB 587.27 491.34 549.17 459.55 323.63 522.86 568.76 1169.04 548.41 448.65 498.29 482.18 202.24 297.03 203.28 502.89 182.24 647.65 449.72 414.65 337.60 640.94 372.30

MAR 343.62 620.48 586.79 256.33 167.08 468.25 638.73 696.59 638.56 464.42 541.56 751.65 257.04 413.18 221.85 388.41 458.92 717.31 287.64 442.93 101.66 653.28 472.16

ABR 107.70 609.10 569.70 287.67 181.59 77.34 445.07 976.05 293.11 266.58 344.56 406.65 133.61 195.75 326.64 75.78 190.67 489.37 130.43 552.06 558.60 543.63 97.24

MAY 99.00 497.86 333.48 125.36 50.12 11.45 513.57 587.67 181.45 215.10 12.26 70.75 22.97 42.72 5.56 63.38 51.47 70.65 96.09 144.82 13.33 351.90 22.27

JUN 1.40 120.47 19.25 4.75 3.37 3.45 250.19 230.57 3.45 19.40 3.16 25.84 4.19 6.52 2.71 4.36 9.81 14.85 11.62 10.15 13.83 26.13 4.56

JUL 2.14 10.64 11.22 2.98 13.78 3.29 146.55 65.83 6.25 1.19 2.30 7.21 3.74 1.85 1.52 3.00 2.30 15.36 1.89 5.47 37.20 3.25 1.64

AGO 4.09 4.18 3.21 1.52 6.37 5.47 105.33 5.83 1.77 5.24 2.59 1.36 2.63 1.03 2.34 3.70 3.45 12.74 3.21 2.01 2.18 0.74 0.41

SEP 3.40 3.99 4.93 2.18 4.31 4.32 182.62 5.20 16.38 14.76 4.07 2.77 2.84 8.08 3.66 1.94 3.66 11.18 4.60 5.63 5.06 2.18 1.20

OCT 8.30 5.88 5.71 15.87 13.43 5.09 135.75 9.57 12.56 8.81 8.05 12.00 5.34 13.15 6.62 5.88 7.73 9.74 5.71 6.45 3.00 7.56 9.83

NOV 13.64 17.29 9.06 6.62 9.89 7.82 645.72 8.96 7.48 2.23 9.38 10.99 3.66 5.31 0.00 18.50 6.23 3.78 5.80 7.65 7.19 6.17 14.42

Tabla 16: Precipitación mensual multianual, cuenca estero Verde.

DIC 52.17 12.40 175.38 100.82 22.88 30.32 848.96 100.47 62.39 12.83 4.83 36.95 27.49 10.05 31.69 49.99 20.61 12.33 45.50 60.71 23.34 17.42 12.38

Para determinar los caudales es necesario estimar un coeficiente de escurrimiento que afecte la cuenca, en función del tipo de suelo y morfología del terreno. Existen maneras prácticas de determinar coeficientes o valores adimensionales de escorrentía para determinar oferta de agua en una cuenca. El Coeficiente de escorrentía se puede definir como una relación entre el agua de escorrentía superficial total y el volumen de agua precipitado, en un intervalo de tiempo determinado y una superficie.

C=

VQ (Volumen de escorrentia) VP(Volumen de Precipitacion total)

Al margen de lo mencionado, en el sitio de proyecto no se dispone de un registro continuo histórico y consistente, de niveles o caudales, por lo tanto, no ha sido posible determinar un registro continuo de caudales. Por este motivo es necesario recurrir a metodologías indirectas a efectos de estimar dicho escurrimiento. Mediante el análisis varias cuencas de características similares y relativamente cercanas, las mismas que disponen de registros históricos continuos y consistente, se determinó un coeficiente de escorrentía promedio de 0.40, tal como se presenta en la tabla 17:

Estaciones Hidrometricas Carrizal - Calceta Daule - Balzar Colimes Pajan - Santa Lucia Junin

Q m3/s 13.32 214.3 18.29 1.06 1.48

A Km2 523 5866 1442 135 80.4

VQ Hm3 420.06 6758.16 576.79 33.43 46.67

P mm 1625 2200 1200 1250 1250

VP Hm3 849.875 12905.2 1730.4 168.75 100.5

VQ/PV C 0.494 0.524 0.333 0.198 0.464 PROMEDIO

P neta mm 803.173 1152.091 399.995 247.616 580.513 0.403

Tabla 17: Coeficientes de escorrentía en varias cuencas.

Así mismo mediante el tipo de cobertura vegetal y suelo obtuvo un coeficiente de escurrimiento media de 0.40, el mismo se presenta en la tabla 18.

Tabla 18: Coeficientes de escorrentía para varios tipos de cobertura.

En las tablas 19 y 20 se presentan los caudales medios multianuales dentro del periodo 1991 – 2013 en las cuencas Bulubulu a la altura de la derivadora en Manuel J. Calle. Se resaltan los valores de los años 97-98 en donde se produjo un evento extremo.

CAUDALES MENSUALES - CUENCA DERIVADORA BULUBULU

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 MED MAX MIN

ENE 13.93 14.03 21.90 26.00 21.26 20.19 14.70 38.43 10.94 9.99 27.00 9.97 17.21 14.35 6.03 17.08 17.70 54.52 35.86 21.48 16.25 40.56 21.80 21.36 54.52 6.03

FEB 35.56 49.09 39.15 32.59 37.21 43.60 36.46 90.70 38.06 35.24 48.99 31.25 15.84 23.30 11.72 40.68 20.24 46.98 36.57 34.54 34.68 41.45 33.90 37.30 90.70 11.72

MAR 23.68 47.54 42.15 19.62 18.24 39.16 47.12 48.24 35.63 32.25 16.47 46.85 15.48 31.05 20.30 32.27 29.23 48.77 31.07 36.79 15.81 35.10 25.45 32.10 48.77 15.48

ABR 8.01 52.17 41.68 18.54 19.28 6.49 31.50 51.77 25.45 17.78 6.47 23.55 7.77 16.27 10.10 10.50 15.39 33.68 10.41 41.40 47.48 42.44 1.08 23.44 52.17 1.08

MAY 5.77 40.37 22.81 5.51 4.88 2.10 33.70 37.02 10.13 14.56 1.43 3.22 2.94 3.36 1.73 6.31 5.83 5.97 5.88 13.98 2.60 23.93 3.75 11.21 40.37 1.43

JUN 0.71 16.00 1.76 1.05 1.13 0.95 21.80 11.60 1.11 2.65 0.96 1.57 1.33 0.94 0.84 0.91 2.15 2.71 1.84 1.96 1.73 1.79 1.22 3.42 21.80 0.71

JUL 0.59 1.00 2.07 0.72 2.00 0.75 7.39 3.43 1.17 0.22 0.42 0.58 0.71 0.49 0.28 0.50 0.53 1.84 0.57 1.63 2.41 0.78 0.67 1.34 7.39 0.22

AGO 0.79 0.48 0.63 0.90 0.68 0.42 8.54 1.07 0.62 1.08 0.69 0.24 0.54 0.24 0.46 0.96 1.02 1.79 0.73 0.60 0.53 0.34 0.33 1.03 8.54 0.24

SEP 0.73 1.17 1.11 0.55 0.60 1.07 13.02 0.90 2.86 2.14 1.11 0.48 0.57 2.16 0.82 0.16 0.81 2.18 0.85 1.15 1.45 0.59 0.33 1.60 13.02 0.16

Tabla 19: Caudales mensuales en la cuenca Bulubulu

OCT 1.55 1.26 1.50 1.69 1.80 1.93 10.76 1.91 1.65 1.49 1.18 2.18 1.34 1.94 1.52 0.97 1.40 2.39 1.34 1.23 0.90 1.86 1.91 1.99 10.76 0.90

NOV 2.39 2.08 1.80 1.89 2.14 1.76 46.20 1.76 1.52 0.47 2.26 2.55 0.96 1.72 0.70 2.69 1.54 1.50 1.33 1.75 2.09 2.48 1.81 3.71 46.20 0.47

DIC 3.81 1.42 10.71 17.18 2.27 3.17 37.07 2.68 11.39 2.43 1.43 4.56 3.00 1.45 0.87 6.06 3.05 2.41 7.32 10.76 2.54 2.00 2.43 6.09 37.07 0.87

Obtenido los caudales medios multianuales, se determinan los valores promedios, mínimos y máximos. Se observa en el grafico 25 la distribución mensual de los caudales, en el cual se diferencian dos etapas claras: De enero a mayo estación lluviosa con caudales medios entre 20 y 40 m3/s y durante los meses de junio a diciembre con caudales entre 1 y 7 m3/s.

Gráfico 25: Caudales mensuales medios máximos y mínimos multianuales. Derivadora Bulubulu

Como ya se menciono anteriormente la serie para el estudio de caudales consta de 23 años, entre 1991 y 2013. En el grafico 26 se observa la serie anual en donde se aprecia un promedio de 12 m3/s, en los cuales hubieron años de mayor pluviosidad mientras otros años de gran sequía.

Grafico 26: Serie anual de caudales

Para la cuenca Bulubulu se aprecian años de mayor pluviosidad como 1992, 1993, 1997, 1998, 2008, 2010 o 2012, así como entre los años 2001 a 2007 éxito una seguía prolongada con menor precipitación y caudales medios bajos.

Curva de duración de caudales y variación estacional En los estudios de aprovechamiento y oferta hídrica es necesario conocer las frecuencias de caudales medios diarios en un sitio de posible captación. Es necesario contar con una serie histórica consistente, ya que así la curva de duración representa de la mejor manera el régimen de caudales medios de un cauce y por lo tanto puede utilizarse para pronosticar el comportamiento futuro del régimen de caudales.

Gráfico 27: Curva de duración de caudales. (Derivadora Bulubulu)

En el grafico 27 se observa que aproximadamente el 35% de las veces los caudales del río Bulubulu a la altura de la derivadora en Manuel J. Calle superan el valor de 10 m3/s. El 60 % supera el valor de 4 m3/s, mientras hay una probabilidad del 90% que superen el valor de 1 m3/s. La curva de variación estacional de caudales provee una información sobre la distribución de los valores para los diferentes meses del año asociados a una probabilidad de frecuencias, que nos presenta un panorama claro sobre la disponibilidad hídrica. En la tabla 20 se observan los caudales para diferentes persistencias o probabilidades. Lo más recomendable es realizar los diseños con probabilidades superiores al 70%. En el río Bulubulu a la altura de la derivadora en Manuel J. Calle se observa que para la persistencia de 85% existen caudales medios entre 10 y 20 m3/s para la época de mayor pluviosidad, mientras que ara la época seca los caudales medios mensuales varían entre 0.4 y 3 m3/s

P% Q 10 Q 25 Q 50 Q 70 Q 85 Q 90

ENE 39.92 26.25 18.94 14.70 12.28 10.27

VARIACION ESTACIONAL - PERCISTENCIAS PARA DISEÑO DE CAUDALES DE APROVECHAMIENTO FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEPT OCT NOV 49.06 48.03 50.48 36.02 14.68 3.13 1.58 2.65 2.33 2.65 41.99 43.32 41.47 16.62 2.28 1.88 0.97 1.62 1.92 2.29 36.51 32.26 18.91 5.85 1.65 0.73 0.66 0.99 1.60 1.81 34.54 25.45 10.50 3.75 1.11 0.58 0.53 0.73 1.40 1.72 26.88 18.86 7.88 2.75 0.94 0.49 0.38 0.56 1.24 1.40 21.16 17.00 6.87 2.25 0.92 0.44 0.33 0.50 1.19 1.07

DIC 15.44 8.17 3.02 2.43 1.70 1.43

Tabla 20: Frecuencia de caudales para el río Bulubulu (Derivadora en Manuel J. Calle.)

Grafico 28: Curva de variación estacional (Cuenca Bulubulu en derivadora)

Caudales aportantes del Estero Verde Como se puede observar en el grafico 29, la zona baja de la cuenca Bulubulu, aguas debajo de la derivadora, recibe una significativa aportación de recurso hídrico proveniente de la cuenca del Estero Verde, por lo que se procedió a realizar el calculo de la disponibilidad hídrica y su aportación hacia la cuenca Bulubulu. La cuenca tiene un área de 70.5 Km2. Posteriormente se realizó la estimación de la disponibilidad y frecuencia de caudales incluyendo los aportes de la cuenca Estero Verde.

Grafico 29: esquema de aporte de la cuenca estero verde hacia el río Bulubulu En la tabla 21 se observa la estimación de los caudales aportantes para igual serie histórica que la del río Bulubulu. Se presenta un régimen similar con caudales mayores en la estación lluviosa. CAUDALES MENSUALES - CUENCA ESTERO VERDE

.

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 MED MAX MIN

ENE 4.63 6.06 8.10 9.09 8.46 5.95 5.85 18.15 4.23 5.06 11.55 1.85 5.68 4.14 4.37 6.77 6.18 19.25 12.49 7.24 5.72 12.16 8.80 7.90 19.25 1.85

FEB 17.09 14.30 15.98 13.38 9.42 15.22 16.55 34.03 15.96 13.06 14.50 14.03 5.89 8.65 5.92 14.64 5.30 18.85 13.09 12.07 9.83 18.66 10.84 13.79 34.03 5.30

MAR 9.03 16.31 15.43 6.74 4.39 12.31 16.79 18.31 16.79 12.21 14.24 19.76 6.76 10.86 5.83 10.21 12.07 18.86 7.56 11.64 2.67 17.17 12.41 12.10 19.76 2.67

ABR 2.93 16.55 15.48 7.81 4.93 2.10 12.09 26.52 7.96 7.24 9.36 11.05 3.63 5.32 8.87 2.06 5.18 13.29 3.54 15.00 15.17 14.77 2.64 9.28 26.52 2.06

MAY 2.60 13.09 8.77 3.30 1.32 0.30 13.50 15.45 4.77 5.66 0.32 1.86 0.60 1.12 0.15 1.67 1.35 1.86 2.53 3.81 0.35 9.25 0.59 4.10 15.45 0.15

JUN 0.04 3.27 0.52 0.13 0.09 0.09 6.80 6.26 0.09 0.53 0.09 0.70 0.11 0.18 0.07 0.12 0.27 0.40 0.32 0.28 0.38 0.71 0.12 0.94 6.80 0.04

JUL 0.06 0.28 0.29 0.08 0.36 0.09 3.85 1.73 0.16 0.03 0.06 0.19 0.10 0.05 0.04 0.08 0.06 0.40 0.05 0.14 0.98 0.09 0.04 0.40 3.85 0.03

AGO 0.11 0.11 0.08 0.04 0.17 0.14 2.77 0.15 0.05 0.14 0.07 0.04 0.07 0.03 0.06 0.10 0.09 0.33 0.08 0.05 0.06 0.02 0.01 0.21 2.77 0.01

SEP 0.09 0.11 0.13 0.06 0.12 0.12 4.96 0.14 0.44 0.40 0.11 0.08 0.08 0.22 0.10 0.05 0.10 0.30 0.13 0.15 0.14 0.06 0.03 0.35 4.96 0.03

OCT 0.22 0.15 0.15 0.42 0.35 0.13 3.57 0.25 0.33 0.23 0.21 0.32 0.14 0.35 0.17 0.15 0.20 0.26 0.15 0.17 0.08 0.20 0.26 0.37 3.57 0.08

Tabla 21: Caudales aportantes en el Estero Verde

NOV 0.37 0.47 0.25 0.18 0.27 0.21 17.54 0.24 0.20 0.06 0.25 0.30 0.10 0.14 0.00 0.50 0.17 0.10 0.16 0.21 0.20 0.17 0.39 0.98 17.54 0.00

DIC 1.37 0.33 4.61 2.65 0.60 0.80 22.32 2.64 1.64 0.34 0.13 0.97 0.72 0.26 0.83 1.31 0.54 0.32 1.20 1.60 0.61 0.46 0.33 2.03 22.32 0.13

En el grafico 30 se presenta a distribución de caudales mínimos medios y máximos para la cuenca Estero Verde. Los meses de julio a septiembre son los mas secos con caudales que varían entre 0.1 y 0.2 y 0.4 m3/s

Grafico 30: Caudales medios Multianuales. Estero Verde

En el grafico 31 se muestra la curva de duración de caudales, en donde se observan que el 35% de las veces los caudales sobrepasan los 5 m3/s mientras que para el 90% de las veces los caudales igualan o sobrepasan valores de 0.5 m3/s

Gráfico 31: Duración de caudales estero Verde

Caudales totales en área de influencia. Sumado los aportes del estero Verde, en la tabla 22 se presentan los caudales históricos generados para el área de influencia, aguas debajo de la derivadora Bulubulu.

CAUDALES MENSUALES - AGUAS ABAJO M. J. CALLE - BULUBULU

AÑO 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 MED MAX MIN

ENE 18.56 20.09 30.01 35.09 29.72 26.14 20.55 56.59 15.17 15.05 38.55 11.82 22.89 18.49 10.41 23.85 23.88 73.77 48.35 28.71 21.97 52.71 30.60 29.26 73.77 10.41

FEB 52.65 63.39 55.14 45.97 46.63 58.82 53.02 124.73 54.02 48.30 63.49 45.28 21.73 31.95 17.63 55.32 25.55 65.83 49.66 46.61 44.51 60.10 44.74 51.09 124.73 17.63

MAR 32.71 63.85 57.58 26.36 22.63 51.47 63.91 66.55 52.42 44.46 30.71 66.61 22.24 41.91 26.13 42.48 41.30 67.62 38.63 48.43 18.48 52.28 37.86 44.20 67.62 18.48

ABR 10.93 68.72 57.16 26.35 24.21 8.59 43.59 78.29 33.42 25.02 15.83 34.59 11.40 21.59 18.98 12.56 20.57 46.98 13.95 56.40 62.66 57.21 3.72 32.73 78.29 3.72

MAY 8.37 53.46 31.58 8.81 6.19 2.40 47.20 52.47 14.90 20.21 1.75 5.08 3.54 4.48 1.88 7.97 7.18 7.83 8.40 17.79 2.95 33.18 4.33 15.30 53.46 1.75

JUN 0.75 19.27 2.28 1.18 1.22 1.04 28.60 17.87 1.20 3.18 1.05 2.27 1.44 1.12 0.92 1.03 2.42 3.12 2.16 2.23 2.11 2.50 1.35 4.36 28.60 0.75

JUL 0.65 1.28 2.37 0.79 2.36 0.84 11.24 5.16 1.34 0.25 0.48 0.77 0.81 0.54 0.32 0.57 0.59 2.24 0.62 1.78 3.39 0.86 0.71 1.74 11.24 0.25

AGO 0.90 0.59 0.72 0.94 0.84 0.57 11.31 1.22 0.67 1.22 0.76 0.28 0.60 0.27 0.52 1.05 1.11 2.12 0.82 0.65 0.59 0.36 0.34 1.24 11.31 0.27

SEP 0.82 1.28 1.25 0.61 0.72 1.19 17.98 1.04 3.30 2.54 1.22 0.56 0.64 2.38 0.92 0.21 0.91 2.49 0.97 1.30 1.59 0.64 0.36 1.95 17.98 0.21

OCT 1.77 1.42 1.65 2.11 2.15 2.07 14.32 2.16 1.98 1.72 1.39 2.49 1.48 2.29 1.69 1.13 1.60 2.65 1.49 1.40 0.98 2.05 2.17 2.36 14.32 0.98

NOV 2.76 2.55 2.05 2.07 2.41 1.97 63.75 2.00 1.72 0.53 2.52 2.85 1.06 1.86 0.70 3.20 1.71 1.60 1.49 1.96 2.28 2.65 2.20 4.69 63.75 0.53

Tabla 22: Caudales estimados aguas abajo derivadora Bulubulu.

Gráfico 32: Caudales mínimos, medios y máximos

DIC 5.18 1.74 15.32 19.83 2.87 3.97 59.39 5.32 13.03 2.77 1.55 5.53 3.72 1.71 1.71 7.37 3.59 2.73 8.51 12.35 3.16 2.46 2.76 8.11 59.39 1.55

Variación Estacional y frecuencias. Se han determinado los resultados finales para las frecuencias de caudales en la zona de influencia con los aportes de la cuenca Bulubulu y Estero verde. En la tabla 23 se muestran las diferentes probabilidades de disponibilidad hídrica. Es recomendable realizar el diseño de obras hidráulicas para persistencias mayores al 70%. Con una mayor persistencia se contará con mayor seguridad hídrica.

P% Q 10 Q 25 Q 50 Q 70 Q 85 Q 90

ENE 55.42 35.96 25.01 20.09 16.66 15.08

VARIACION ESTACIONAL - PERCISTENCIAS PARA DISEÑO DE CAUDALES DE APROVECHAMIENTO FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEPT OCT 65.13 66.59 66.90 50.89 18.85 4.63 1.85 3.07 2.60 59.14 59.14 56.59 23.05 2.66 2.27 1.07 1.79 2.16 51.15 43.47 25.69 8.17 2.13 0.82 0.74 1.12 1.88 45.28 32.71 15.83 4.48 1.18 0.62 0.59 0.72 1.49 37.60 26.23 11.92 3.22 1.05 0.56 0.43 0.62 1.41 27.47 23.68 11.07 2.56 1.03 0.50 0.35 0.57 1.39

NOV 3.09 2.57 2.06 1.72 1.54 1.18

DIC 18.48 9.47 3.85 2.76 2.07 1.72

Tabla 23 Probabilidades de persistencias. Disponibilidad hídrica en área de influencia.

Gráfico 33: Curva de variación estacional. Regulación Una vez determinadas las persistencias y escogido el caudal o frecuencia de diseño es necesario realizar un balance hídrico con el fin de determinar la oferta de agua o disponibilidad hídrica, considerando las pérdidas de recurso ya sean por riego actual, riego proyectado o caudales ecológicos. Caudal ecológico: Para el Ecuador existe la recomendación de mantener el 10% del caudal medio del río con fines recreativos y vida natural, ese caudal es considerado como caudal ecológico. En el presente estudio se ha tomado en consideración el caudal ecológico y se ha realizado una estimación muy general se posibles pérdidas de recurso debido a usos agrícolas actuales.

De ser el caso cuando se requiere regar más de lo que en épocas secas puede disponer un río es necesario regularlo mediante la construcción de un embalse o pequeña represa, lo cual queda a consideración dependiendo de los estudios agronómicos y planificación de las entidades competentes. Balance hídrico El balance hídrico permite conocer la oferta y la demanda hídrica de una cuenca mediante la aplicación del principio de conservación de la masa o la ecuación de continuidad, cualquier diferencia entre las entradas (Oferta) y salidas (Demanda) deben reflejarse en un cambio en el régimen de caudales o almacenamiento de un rio o embalse. Demandas de agua Los usos demandantes actuales del proyecto fueron determinados en función del caudal ecológico antes mencionado y la estimación de pérdidas de agua por proyectos de riego de acuerdo con el uso de suelo. Esta información antes mencionada es apenas una estimación muy generalizada en base a información levantada que carece de un alto grado de precisión. Es necesario recalcar, las demandas definidas serán usadas para las dos series de caudales persistencias, a efectos de tener una amplia gama de resultados que abonarán en la escogencia de una oferta con mayor garantía. En las tablas 24 y 25 se presenta el cálculo general del balance hídrico para determinar un estimado de la oferta actual del río Bulubulu. Es importante tener en cuenta que no se considera el caudal evacuado o derivado hacia el BYPASS 1. Dicha derivación depende exclusivamente del organismo competente, en este caso la EPA. En la actualidad se estima que la derivadora evacua hacia el BYPASS 1 alrededor de 0.2 a 0.3 m3/s MESES DEL AÑO

Q 70%

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY OFERTA

m3/s Hm3

20.093 26.909

45.284 55.265

32.712 43.808

15.828 20.513

m3/s m3/s m3/s

2.926 0.298 3.224

4.528 0.330 4.859

3.271 0.298 3.570

m3/s

16.869 22.591

40.425 54.138

29.143 39.028

1.583 0.448 0.308 0.298 1.891 0.746 DEFICIT HIDRICO 13.937 3.735 18.664 5.002

4.481 6.001

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

1.180 1.529

0.621 0.831

0.589 0.789

0.721 0.935

1.492 1.998

1.720 2.230

2.757 3.692

0.118 0.308 0.426

0.062 0.298 0.360

0.059 0.298 0.357

0.072 0.308 0.380

0.149 0.298 0.448

0.172 0.308 0.480

0.276 0.298 0.574

0.753 1.009

0.260 0.349

0.232 0.311

0.341 0.457

1.044 1.398

1.240 1.661

2.183 2.923

DEMANDA Q Ecologico Estimado riego actual

Demandas Q Disponble

Hm3

Tabla 24: Balance Hídrico para persistencias del 70%

MESES DEL AÑO

Q 85%

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY OFERTA

m3/s Hm3

16.665 22.318

37.600 45.887

26.234 35.132

11.922 15.451

m3/s m3/s m3/s

2.926 0.298 3.224

5.109 0.330 5.439

4.420 0.298 4.718

m3/s

13.441 18.000

32.161 43.070

21.516 28.814

3.273 1.530 0.308 0.298 3.581 1.829 DEFICIT HIDRICO 8.341 1.387 11.170 1.857

3.215 4.306

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

1.047 1.357

0.556 0.745

0.430 0.576

0.625 0.809

1.405 1.882

1.537 1.992

2.066 2.766

0.436 0.308 0.744

0.174 0.298 0.472

0.124 0.298 0.422

0.195 0.308 0.504

0.236 0.298 0.534

0.469 0.308 0.777

0.811 0.298 1.110

0.303 0.405

0.084 0.113

0.008 0.010

0.121 0.162

0.871 1.167

0.760 1.018

0.956 1.280

DEMANDA Q Ecologico Estimado riego actual

Demandas Q Disponble

Hm3

Tabla 25: Balance Hídrico para persistencias del 85%

CRECIENTES En el estudio de crecientes se determinan los caudales máximos esperados para un determino periodo de tiempo denominado Periodo de retorno. Los métodos para seguir se determinan en función de la información disponible y el tamaño de la cuenca aportante. Al no contar con un registro solido de caudales no queda otra alternativa que los métodos basados en la relación lluvia – escurrimiento. Para determinar los caudales de crecientes se deben realizar 3 etapas:

• Precipitación de diseño.- La precipitación de diseño fue evaluada en función a la distribución espacial de la precipitación máxima diaria transformada a máxima en 24 horas con la información de las estaciones ya mencionadas. Para determinar la precipitación de diseño fue necesario realizar una distribución de Gumbel y construir las curvas de duración, intensidad y frecuencia.

• Hietograma de diseño.- Con información pluviométrica y la precipitación de diseño se elaboraron las curvas IDF para cada periodo de retorno. Mediante las curvas IDF se determinó las intensidades máximas de lluvia para cada duración y posterior construcción de los hietogramas mediante el método de los Bloques Alternos.

• Hidrograma de diseño.- Se empleo un modelo hidrológico HEC-HMS, el mismo que trabaja con la información pluviométrica (Modelo meteorológico) representado a través de los hietogramas de lluvia para duraciones de 24 horas e información de uso de suelo con el que se determinó los Números de Curva para las infiltraciones mediante el método SCS.

PRECIPITACION MAXIMA Para elaborar los hietogramas se realizó una distribución estadística empírica de los valores de precipitación máxima diaria anual transformados a máxima en 24 horas. La precipitación registrada en los pluviómetros corresponde a un día pluviométrico tomado desde las 7 de la mañana de un día hasta las 7 de la mañana del día anterior. La precipitación máxima en 24 horas corresponde a las 24 horas consecutivas más lluviosas en una línea temporal, que en este caso es anual. Al no contar con pluviógrafos, instrumento que sirve para determinar la precipitación máxima en 24 horas, se ha determinado mediante estudios realizados por instituciones como CEDEGE, que, para la región Litoral, la precipitación máxima en 24 horas es un 20% mayor a la precipitación máxima diaria registrada en los pluviómetros. Por lo tanto, se ha hecho un aumento del 20 % a la precipitación máxima diaria anual. En la tabla 26 se muestra la precipitación máxima diaria anual para el periodo 1990 – 2013 de las estaciones meteorológicas La Troncal, Multitud y Cañar. Esta información fue obtenida del INAMHI:

Año 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

PRECIPITACION MAXIMA DIARIA ESTACIONES PLUVIOMETRICAS LA TRONCAL MULTITUD CAÑAR mm mm mm 69.50 53.70 21.50 68.40 37.60 28.80 147.30 47.70 20.60 109.40 50.00 24.90 105.20 70.10 17.90 109.10 68.51 27.10 96.50 68.00 22.50 178.60 70.00 44.20 177.10 22.40 30.30 98.10 63.13 26.40 148.60 87.81 18.10 151.00 88.99 19.20 67.60 69.20 16.80 54.80 75.20 14.70 75.40 46.00 33.10 54.30 25.80 31.10 81.50 43.70 25.00 95.00 26.00 18.60 124.70 29.00 36.20 144.70 48.00 25.10 116.30 72.02 20.80 102.80 65.43 23.60 123.20 75.40 16.80 107.00 67.48 23.80

Tabla 26: Precipitación máxima diaria anual en las estaciones cercanas al proyecto (Fuente: INAMHI) En el grafico 34 se muestran las series de precipitación máxima diaria anual de las estaciones La Troncal, Multitud y Cañar. Se observa que la zona de la estación La Troncal es la más húmeda del área del proyecto, mientras que hacia el lado de Cañar las precipitaciones decrecen siendo una zona más seca. En el grafico se muestra también varios periodos de máxima pluviosidad como los años 92, 97-98, 2009 y 2012.

Gráfico 34: Precipitación máxima diaria anual.

DISTRIBUCION DE LA PRECIPITACION Para poder determinar caudales de diseño a partir de registro pluviométricos es necesario contar con un registro de datos de lluvia máxima diaria o en 24 horas. Una vez se cuenten con los datos es necesario realizar una distribución estadística de los datos para determinar la precipitación de diseño asociada a un periodo de retorno. Para el presente estudio se ha escogido una distribución de Gumbel y se ha elaborado a partir de relaciones universales, las curvas de Intensidad Duración y Frecuencia. CURVAS I-D-F Por lo general se elaboran a partir de información obtenida de pluviógrafos, las curvas IDF sirven para determinar la intensidad de la lluvia para una duración y frecuencia o periodo de retorno determinado. Mediante las curvas IDF se pueden obtener hietogramas de diseño de lluvia. En los gráficos 35, 36 y 37 se muestran las curvas IDF construidas para las estaciones La Troncal, Multitud y Cañar. RELACIONES UNIVERSALES PARA INTENSIDADES D ELLUVIA DE DETERMINADA DURACION A lo largo de los años mediante experiencias en diferentes regiones del mundo se han determinado varias relaciones de lluvia con la finalidad de determinar a partir de la lluvia de diseño de 24 horas, profundidades de lluvia para varias duraciones. Estas relaciones han ayudado con la construcción de las curvas IDF. En las tablas 27, 28 y 29 se muestran las intensidades de lluvia asociadas a las curvas IDF.

ESTACION LA TRONCAL

TR Años 5 10 25 50 100 500 1000

5 min 245.00 283.18 331.41 367.20 402.72 484.80 520.09

RELACIONES UNIVERSALES 10 15 30 min min min 190.42 158.22 108.50 220.09 182.88 125.41 257.58 214.03 146.77 285.39 237.14 162.62 313.00 260.08 178.35 376.79 313.09 214.71 404.22 335.88 230.33

- INTENSIDADES (mm/h) 60 120 360 min min min 69.98 43.31 19.47 80.88 50.06 22.50 94.66 58.58 26.34 104.88 64.91 29.18 115.03 71.19 32.00 138.48 85.70 38.52 148.55 91.94 41.33

Tabla 27: Intensidades de lluvia de la estación: La Troncal

Grafico 35: Curvas IDF. Estación La Troncal

720 min 11.97 13.84 16.19 17.94 19.68 23.69 25.41

1440 min 6.70 7.75 9.07 10.05 11.02 13.26 14.23

ESTACION MULTITUD

TR Años 5 10 25 50 100 500 1000

5 min 129.69 150.42 176.62 196.05 215.34 259.91 279.08

RELACIONES UNIVERSALES 10 15 30 min min min 100.80 83.76 57.44 116.91 97.14 66.62 137.27 114.06 78.22 152.37 126.61 86.83 167.36 139.07 95.37 202.01 167.86 115.11 216.90 180.23 123.60

- INTENSIDADES (mm/h) 60 120 360 min min min 37.04 22.93 10.31 42.97 26.59 11.95 50.45 31.22 14.03 56.00 34.66 15.58 61.51 38.07 17.11 74.24 45.95 20.65 79.71 49.33 22.18

Tabla 28: Intensidades de lluvia de la estación: La Multitud

Gráfico 36: Curvas IDF. Estación Multitud.

720 min 6.34 7.35 8.63 9.58 10.52 12.70 13.64

1440 min 3.55 4.12 4.83 5.36 5.89 7.11 7.64

ESTACION CAÑAR

TR Años 5 10 25 50 100 500 1000

5 min 53.77 61.20 70.59 77.56 84.47 100.45 107.32

RELACIONES UNIVERSALES 10 15 30 min min min 41.79 34.72 23.81 47.56 39.52 27.10 54.86 45.59 31.26 60.28 50.09 34.35 65.65 54.55 37.41 78.07 64.87 44.49 83.41 69.31 47.53

- INTENSIDADES (mm/h) 60 120 360 min min min 15.36 9.50 4.27 17.48 10.82 4.86 20.16 12.48 5.61 22.15 13.71 6.16 24.13 14.93 6.71 28.69 17.76 7.98 30.65 18.97 8.53

720 min 2.63 2.99 3.45 3.79 4.13 4.91 5.24

1440 min 1.47 1.67 1.93 2.12 2.31 2.75 2.94

Tabla 29: Intensidades de lluvia de la estación: Cañar

Gráfico 37: Curvas IDF. Estación Cañar PRECIPITACION DE DISEÑO En la tabla 30 se muestra la lluvia de diseño para un periodo de retorno de 100 y 500 años. Estos datos fueron determinados a parir de la distribución de Gumbel en función de los polígonos de Thiessen de la cuenca hidrográfica en estudio.

Tabla 30: Precipitación de diseño para periodos de retorno Tr 100 y 500 años. HIETOGRAMAS DE DISEÑO (MODELO METEOROLOGICO) Es muy importante determinar la lluvia de diseño para un estudio hidráulico, sin embargue en la mayoría de los casos no es suficiente. Es necesario conocer la evolución de esa lluvia a lo largo del tiempo. Para conocer la evolución o distribución de la precipitación a lo largo del tiempo es necesario contar o elaborar un hietograma. Los hietogramas muestran la distribución de la lluvia a través de un determinado tiempo, lo que resulta necesario a la hora de determinar caudales a partir de la información de precipitación. METODO D ELOS BLOQUES ALTERNOS Es una forma simple para elaborar un hietograma de diseño utilizando una curva IDF. Para construir un hietograma, se determinan las ecuaciones pluviométricas obtenidas de las curvas IDF, mediante las cuales se obtiene las intensidades de lluvia para diferentes duraciones. Se transforman las intensidades a profundidades de precipitación para cada tiempo y al final los datos se distribuyen de manera alterna desde el centro hacia cada uno de ellos lados del hietograma de mayor a menor. En los gráficos 38 y 39 se muestran los hietogramas de diseño para los periodos de retorno de 100 y 500 años.

Grafico 36: Hietograma de diseño para 100 años

Grafico 38: Hietograma de diseño para periodo de retorno de 500 años

MODELO HIDROLOGICO HEC-HMS El modelo Hidrológico HEC-HMS, desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos fue diseñado para simular los procesos hidrológicos completos de los sistemas de cuencas hidrográficas. Es un modelo ampliamente usado en el amito ingenieril y no requiere mayor cantidad de datos. Para realizar la simulación hidrológica es necesario contar con los siguientes parámetros:    

Modelo de superficie: Subcuencas hidrográficas. Tiempo de concentración en cada subcuenca Numero de Curvas: A partir de datos de usos de suelo Hietograma de diseño

SUBCUENCAS DE ESTUDIO La simulación se realizó en a la altura de BYPASS Manuel. J. Calle, y se separó en dos cuencas importantes las cuales se clasificaron en varias subcuencas. La cuenca hidrográfica a la altura de la derivadora Las Maravillas con sus respectivas subcuencas y la cuenca hidrográfica restante hasta la servadora Manuel. J Calle. En el grafico 39 se muestran las subcuencas hidrográficas en estudio.

Gráfico 39: Subcuencas hidrográficas de la cuenca Bulubulu a la altura de M.J Calle. PARAMETROS FISICOS

SUBCUENCA Nombre Río Blanco Río Chicales 2 Río Cutuguay Río Chicales Río Claro Río Bulubulu Río Bulubulu 2 AREA TOTAL

AREA DE DRENAJE Km2 91.20 86.10 26.14 33.48 16.28 11.68 59.69 324.58

Tabla 31: Subcuencas cuenca Bulubulu a la derivadora M.J. Calle

SUBCUENCA Nombre Rio Bulubulu Quebrada ChilChil Rio S/N Rio Bulubulu 2 Río Yanayacu AREA TOTAL

AREA DE DRENAJE Km2 65.81 16.03 26.92 82.97 39.60 231.33

Tabla 32: Subcuencas de la cuenca Bulubulu a la derivadora Las Maravillas TIEMPO DE CONCENTRACION Mide el tiempo de recorrido el flujo de agua desde el punto mas lejano hasta el punto de análisis. Se determinó mediante la formula de California Culverts Practice:

Donde; Tc = Tiempo de Concentración L = Longitud del cauce principal en Km H = Desnivel entre el punto mas lejano y el punto de análisis en m CALCULO DE INFIRLTRACION O PERDIDA DE AGUA Dentro de un proceso hidrológico en una cuenca hidrográfica, no toda la lluvia que cae sobre la superficie se transforma en escurrimiento superficial. Gran parte de la precipitación se infiltra o evapora. La infiltración se determina mediante el modelo HECHMS a través de el método SCS, en el cual utiliza el criterio de Numero de Curva por sus siglas en ingles CN. Para cada subcuenca se ha determinado el CN en función del uso de suelo. RESUMEN DE DATOS PARA EL MODELO En las tablas 33 y 34 se presentan los valores del tiempo de concentración, tiempo de retardo y numero de curva para las subcuencas del proyecto en estudio.

SUBCUENCAS ALTURA MJ CALLE TC TR CN Horas Horas 1.84 1.11 73 1.57 0.94 70 0.76 0.45 70 1.83 1.10 78 4.78 2.87 79 1.98 1.19 77 4.39 2.63 79

Tabla 33: Parámetros de subcuencas a la altura M. J. Calle SUBCUENCAS A LA ALTURA MARAVILLAS TC TR CN Horas Horas 2.46 1.48 79 0.70 0.42 71 0.75 0.45 76 1.89 1.14 72 0.23 0.14 78

Tabla 34: Parámetros subcuencas a la altura Las Maravillas RESUMEN MODELO HIDROLOGICO MARAVILLAS Se procede con la construcción del modelo hidrológico HEC-HMS.

Imagen 1: Vista del modelo para la Cuenca a la altura de Las Maravillas

Grafico 40: Caudales estimados para periodo de retorno de 100 años El grafico 40 se presentan los resultados aproximados para el caudal que ingresaría a la derivadora Las Maravillas en el caso de que se presente un evento de precipitación masivo con un periodo de retorno de 100 años. La derivadora actualmente puede evacuar hacia el embalse un caudal pico máximo de 350 m3/s según los estudios de la derivadora Las Maravillas. 

La derivadora las Maravillas tiene un caudal de diseño del vertedero hacia el embalse: 350 m3/s.



El Volumen máximo total del embalse para amortiguar las crecientes es de = 20’257.332,32 m3

DERIVADORA MANUEL J. CALLE Como se puede observar en el grafico 41 el caudal pico máximo que puede pasar por el río Bulubulu a la altura de la derivadora Manuel J. Calle para un evento de precipitación masivo de 100 años es de hasta 1900 m3/s mas los aportes de la derivadora las Maravillas. Así mismo según los diseños el Vertedor de la derivadora Manuel J. Calle puede derivar una caudal de hasta 320 m3/s hacia el BYPASS 1. La derivadora Boliche puede desviar un caudal de hasta 400 m3/s hacia el BYPASS 2. Por lo que aguas debajo de la derivadora Boliche las derivadoras pueden desviar un caudal de hasta 720 m3/s No obstante, los modelos hidrológicos pueden ser calibrados mediante diversos métodos estadísticos en los que se incluyan elaborar un hietograma por cada cuenca, parámetros y tiempos de concentración. Así mismo se pueden calibrar mediante la medición de caudales observados.

Imagen 2: Vista del modelo para la Cuenca a la altura de Manuel J. Calle

Grafico 41: Caudal estimado para periodos de retorno de 100 años

EVALUACION HIDRAULICA DEL SISTEMA BYPASS De acuerdo con los parámetros analizados según el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos, se presenta una tabla para coeficientes de descarga para estructuras de alivio:

Tabla 35: coeficientes de descarga

ANALISIS DE LA DERIVADORA BULUBULU EN M J CALLE Y BOLICHE Se ha realizado una evaluación hidráulica de las derivadoras Manuel J. Calle y Boliche. Mediante la formula de descarga para vertedores a superficie libres tipo Cimacio, el análisis de los coeficientes de descarga y la relación de alturas se han elaborado las tablas 36 y 37 para las derivadoras M.J Calle y Boliche.

Tabla 36: descargas para la Derivadora Boliche

Tabla 37: Descargas para la derivadora Bulubulu