CARRERA DE INGENIERÍA CIVILRIEGO Y DRENAJE PROYECTO PROPÓSITO MÚLTIPLE CHONE CAPT. MIGUEL GÓMEZ CAPT. JOSE AROCA SR. MARCO BENAVIDES SR. DIEGO CEVALLOS SR. JHONY HIDALGO SR. JUAN ERAZO TITULO: PROYECTO PROPÓSITO MÚLTIPLE CHONE José Aroca11, Marco Benavides1, Diego Cevallos1, Miguel Gómez1, Johnny Hidalgo1, Juan Erazo1 1. Resumen: El proyecto propósito múltiple Chone se encuentra ubicado en la cuenca del Río Grande, ubicada al este de la ciudad de Chone, Provincia de Manabí. Rio Grande nace en las montañas del Arroyo y recorre aproximadamente 30 kilómetros hasta unirse al río Mosquito en el sector de las Dos Bocas cerca de San Andrés (km. 8 vía a Quito) para seguir su curso hacia la ciudad de Chone donde se une al Río Garrapata. Río Grande recibe las aguas de los ríos Sánchez, Cañitas y Platanales, así como de los esteros Betillal, Camarones, El Espejo, La Balsa, Coñaque, El Aguacate, Achiote Chico y Achiote Grande. Los procesos que permiten cumplir con los objetivos de este avance fueron los estudios relacionados con la ubicación de la cuenca, clima, geología, principales cultivos lo cuales fueron obtenidos con datos oficiales de las tres Estaciones meteorológicas más cercanas que son Chone M162, Portoviejo M005, Jama M167 de la base de datos del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. Los parámetros morfométricos establecidos, permitieron determinar las características propias de la cuenca hidrográfica Chone, de igual manera, se pudo establecer características propias sobre la calidad de las aguas en el sector, clima, sistema de riego, cultivos, planimetría de zona de riego y canal, pérdidas de agua, caudales medios, mínimos y máximos. Palabras Clave: Propósito múltiple, Estaciones meteorológicas, parámetros, riego, agua 2. Introducción: Chone, ubicada en la provincia de Manabí, tiene una gran viabilidad en la cantidad de pluviosidad que recibe anualmente. (Relación entre la composición química inorgánica del agua, la precipitación y la evaporación en la cuenca de Río Grande, Chone, Ecuador, David Carrera, et al, 2015). Debido a la variación de precipitación que hay en esta cuenca por los cambios de épocas climáticas ha hecho que el estado ecuatoriano invierta en la construcción de un proyecto multipropósito, para mantener un sistema de riego para abastecer una demanda aceptable para el área agrícola de Chone. El comportamiento hidrológico de los ríos está en convergencia con el régimen pluviométrico de la zona, ya que en épocas de grandes precipitaciones los ríos aumentan su caudal y producen daños a los sectores que se encuentran asentados cerca de sus orillas, es así que comunidades como: Convento, El Bejuco, Los Naranjos y la ciudad de Chone son las más afectadas por las inundaciones producidas por estos ríos provocando pérdidas económicas. (Proyecto Sistema de alerta Temprana de control de inundaciones en la Cuenca del Rio Chone del Ecuador, 2008). Los estudios de hidrología, tienen por finalidad proporcionar los parámetros hidrológicos para el diseño de la presa. Para esto se establece la necesaria revisión de los hidrogramas de crecida obtenidos en estudios realizados. 3. Objetivos: 1 Universidad de las Fuerzas Armadas, Departamento de Ciencias de la Tierra y la Construcción, Sangolquí Ecuador (
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[email protected] ) 3.1 Objetivo General: Entregar información actualizada sobre la Cuenca del Río Grande, relacionada al riego y drenaje, para establecer un documento técnico preliminar, que permita una aproximación para evaluar las características de la Cuenca y definir acciones y alternativas referentes al área de Riego y Drenaje de la Cuenca del Río Chone. 3.2 Objetivos Específicos: Disponer de un estudio e información actualizados sobre la situación general de los recursos hídricos en la cuenca del Río Grande, que permitan definir el aprovechamiento en riego y drenaje. Identificar zonas de interés que requieran atención especial y estudios prioritarios, en base a consideraciones técnicas, sociales, ambientales y económicas en el sistema de riego y drenaje. 4. Materiales y Métodos: 4.1 Mapa de ubicación de la cuenca con los sistemas hidrográficos principales georreferenciado La cuenca del Río Chone está comprendida entre las coordenadas 1º4'15.04"S, 0º27'20.14"S; 80º27'14.23"W, 79º52'11.79''W, y cubre un área de aproximadamente 2.267 km² (ver Figura 1). Limita al norte con las cuencas del Río Briseño y Río Jama al sur con las cuencas del Río Portoviejo y Río Guayas, al este con el océano pacífico, la cuenca del Estero Pajonal y al oeste con la cuenca del Río Guayas. Los ríos que forman el gran sistema hidrográfico de Chone corren de norte a sur hasta confundirse en el lecho de esa gran arteria fluvial ecuatoriana que constituye el Río Guayas y que desemboca frente a la isla Puná. El Río Guayas resulta de la confluencia de los ríos Daule y Babahoyo. Al Río Babahoyo afluyen los ríos Vinces, Pueblo Viejo, Ventanas-Catarama y Yaguachi, formando la red fluvial más densa de la costa y la más útil para la navegación. La localización general de la Cuenca del río Grande se presenta como una cuenca que aporta a la cuenca Hidrográfica del Río Chone que comprende una extensión aproximadamente de 1.230 km2 y es una de las riquezas económicas potenciales con que cuenta el país para la provincia de Manabí. (Senagua, 2013). Figura 1. Representación de la cuenca del río Grande Fuente: (Secretaria Nacional del agua, 2013) La topografía de la cuenca varía desde el nivel del mar hasta los 700 msnm (Figura 2). Las pendientes que predominan están en el rango de 10 y 40% en las zonas medias. En general la topografía de la cuenca en la zona media favorece en temporadas invernales a la formación de áreas de inundación; mientras que en las zonas altas los fuertes procesos erosivos se manifiestan en la alta ocurrencia de movimientos en masa. Para nuestro análisis hemos considerado la morfología hidrológica del río Grande sobre la distribución sobre la cuenca del río según se muestra en la figura de análisis. (Senagua, 2013) Figura 2. Representación de la cuenca del río Chone. Fuente: (Secretaria Nacional del agua, 2013) 4.2 Clima La presencia de la corriente cálida del Niño, tiene una marcada influencia en las precipitaciones de la zona, presentándose dos períodos diferenciados por la intensidad de las lluvias, un período que va de diciembre a abril con fuertes precipitaciones que alcanzan su máxima intensidad en el mes de marzo y un período seco de junio a diciembre con ausencia de precipitaciones en los que se presentan ligeras lloviznas de poca duración. El área de estudio se encuentra en la zona de convergencia intertropical, en la formación Bioclimática Subdesértica Tropical, la temperatura media anual es de 25.5 grados centígrados. De enero a mayo, corresponde con la época lluviosa, la temperatura aumenta ligeramente y, entre junio y diciembre, correspondiente con los meses secos, esta disminuye ligeramente. El promedio anual de la precipitación es de 1234.42 milímetros. Los meses de lluvia van de enero a mayo en que la precipitación totaliza 1010.30 milímetros (82% de la precipitación anual). Los meses secos se registran de junio a diciembre en que la precipitación total es de sólo 224.12mm (18% de la precipitación anual). 4.3 Geología En la cuenca afloran rocas sedimentarias que datan desde la presencia de la corriente cálida del Niño, tiene una marcada influencia en las precipitaciones de la zona, presentándose dos períodos diferenciados por la intensidad de las lluvias, un período que va de diciembre a mayo con fuertes precipitaciones que alcanzan su máxima intensidad en el mes de marzo y un período seco de junio a diciembre con ausencia de precipitaciones en los que se presentan ligeras lloviznas de poca duración. El clima de Manabí está influenciado por la orografía de la zona, determinándose de occidente a oriente tres tipos de clima; las temperaturas medias no experimentan mayor cambio, manteniéndose más o menos constante. 4.4 Principales Cultivos La producción agrícola se divide en cultivos de ciclos cortos (maíz, yuca, arroz, papaya melón, sandía, pimiento, tomate, pepino) y cultivos perennes (cacao, frutas cítricas, plátano), todos en un orden de área sembrada e importancia comercial. Chone es un Cantón que reúne condiciones netamente agropecuarias por lo que la mayoría de los habitantes se dedican a la labor del cultivo de cítricos. Los meses de mayor producción son junio, julio, agosto y septiembre, presenciando una gran cantidad de productos cítricos (mandarina, naranja, toronja, maracuyá). 4.5 Sistemas de riego implementados El Sistema de Riego Carrizal Chone II fue construido por CRM-Senagua con la finalidad de entregar el servicio de riego a 6018 hectáreas en los cantones Bolívar, Junín, Tosagua y Chone. Las obras construidas son las siguientes: tronco común de 15 kilómetros de tubería con diámetros de 1300 a 2000 mm; alimentador de Bachillero-Tosagua, con capacidad de almacenamiento de 37.000 m3, con línea de conducción de 12.5 km; alimentador de Los Amarillos-Bolívar, con capacidad de 37.000 m3, y línea de conducción de 4.5 km; alimentador de Canuto-Chone, con capacidad de 40.000 m3, y línea de conducción de 1.5 km; alimentador Mijarra, con línea de conducción de 1 km (Senagua, 2012). El sistema de riego cuenta con una red secundaria compuesta por diferentes ramales, con una longitud de 120 km, cuya tubería tiene diámetros de 63 a 1000 mm; con 450 tomas de agua-riego ubicadas en las tierras de cultivo. 4.6 Metodología del trabajo Se utilizaron fórmulas, las cuales se encuentran debidamente citadas, para el cálculo de precipitaciones promedio anual y mensual, así como también gráficos orientados a datos provistos por el INSTITUTO NACIONAL DE METEOROLOGÍA E HIDROLOGÍA. Con la ayuda de la FAO y fórmulas establecidas en la cátedra de Riego y Drenaje, se pudo generar criterios sobre la evaporación y uso consuntivo de la Cuenca de Rio Grande, mediante el Nomograma de Wilson, además, se aplicaron conceptos establecidos a través del Método de Blaney Criddle, para obtener la Evapotranspiración mediante cuadros y tablas ilustrativas. Aparicio (1992). Se accedió a la página oficial del Sistema de Información Nacional de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca el cual es un organismo dependiente del MAGAP en donde se encontraba cargado el Reporte de Resultados del Censo Provincial, documento que sirvió de apoyo para la determinación de los cultivos predominantes del sitio y otros requerimientos necesarios para el desarrollo del presente artículo. Finalmente, se emplearon métodos como el Aritmético, Polígono de Thiessen e Isoyetas para determinar la precipitación media anual y posteriormente caudales. Monsalve (1995). 1. Resultados y Discusión: 5.1 Tabla de resumen de los parámetros morfométricos de la cuenca de estudio El análisis hidrológico es fundamental para el planeamiento, diseño y operación de los sistemas hidráulicos. Estos sistemas varían en su dimensionamiento desde una cuneta, alcantarilla, drenaje, hasta obras de protección contra inundaciones por desbordamientos de ríos. Las Comunidades que se asientan cerca de los ríos Garrapata, Mosquito y Grande tienen una influencia directa en caso de desbordamientos de los ríos producto de lluvias intensas y más aún la ciudad de Chone. Los ríos Garrapata, Mosquito y Grande ayudados por la acción del hombre (deforestación y erosión de la cuenca) son los causantes directos de las inundaciones, según se pudo observar en el campo y encuestas realizadas a la gente del lugar e instituciones públicas (Cuerpo de Bomberos, Defensa Civil y otros), ya que en épocas de lluvias intensas sus caudales se desbordan, inundando a importantes sectores ubicados en sus márgenes. (INHAMI, 2008) 5.1.1 Área de la cuenca El área de la cuenca está definida por el espacio delimitado por la curva del perímetro (P). Esta línea se traza normalmente mediante fotointerpretación de fotografías aéreas en las que se aprecia el relieve (y por lo tanto las divisorias de aguas) o sobre un mapa topográfico en función de las curvas de nivel representadas. Probablemente sea el factor más importante en la relación escorrentía-características morfológicas (Villacís & Andrade, 1985). 5.1.2. Longitud del cauce principal (L), perímetro (P) y ancho (W) La longitud L de la cuenca viene definida por la longitud de su cauce principal, siendo la distancia equivalente que recorre el río entre el punto de desagüe aguas abajo y el punto situado a mayor distancia topográfica aguas arriba. Al igual que la superficie, este parámetro influye enormemente en la generación de escorrentía y por ello es determinante para el cálculo de la mayoría de los índices morfométricos (Villacís & Andrade, 1985). En cuanto al perímetro de la cuenca, P, informa sobre la forma de la cuenca; para una misma superficie, los perímetros de mayor valor se corresponden con cuencas alargadas mientras que los de menor lo hacen con cuencas redondeadas (Barry & Chorley, 1985). Área de la Cuenca (km2) 161.985 Perímetro de la Cuenca (km) 56.54 Longitud del cauce principal (km) 17.24 Longitud de la cuenca (km) 21.80 Tabla 2. Datos preliminares de la cuenca Nombre del Parámetro Símbolo Valor Observación Factor de Forma Kf 0,545 Moderadamente Achatada orientada a menos crecidas 1,252 De oval redonda a oval oblonga, mediana concentración de agua. Densidad de Drenaje 0,148 Bajo Pendiente Media de la Cuenca 0,08 ArcGIS 0,0174 INHAMI Coeficiente de Compacidad Kc Pendiente media del Cauce Principal Tiempo de Concentración 4,37 Tabla 3. Resumen de Parámetros Morfométricos de la Cuenca Rio Grande - Chone Según el Proyecto Sistema de Alerta Temprana de Control de Inundaciones en la Cuenca del río Chone del Ecuador - INHAMI, 2008, se establece los siguientes parámetros morfométricos de estudio. Tabla 4. Características físicas – morfométricas de las cuencas detalladas Cota (m) Área de la Cuenca (%) 800 - 680 3,6 680 - 560 6,1 560 - 440 15,6 440 - 320 16,9 320 - 200 18,1 200 - 80 26,8 80 - 10 12,8 Total (%) 100 Tabla 5. Tabla de relación Cota vs. Área de la Cuenca realizado en ArcGIS. Figura 10. % de Area de la Cuenca Rio Grande Figura 3. Histograma de Porcentaje de Área de la Cuenca Distribuida de acuerdo a las Cotas. 5.1.3 Curva Hipsométrica La curva hipsométrica, es una curva que indica el porcentaje de área de la cuenca o bien la superficie de la cuenca en km2 que existe por encima de una cota determinada. La curva hipsométrica representa el área drenada variando con la altura de la superficie de la cuenca. Se construye llevando al eje de las abscisas los valores de la superficie drenada proyectada en km2 o en porcentaje, obtenida hasta un determinado nivel, el cual se lleva al eje de las ordenadas, generalmente en metros. Normalmente se puede decir que los dos extremos de la curva tienen variaciones abruptas. La función hipsométrica es una forma conveniente y objetiva de describir la relación entre la propiedad altimétrica de la cuenca en un plano y su elevación. Es posible convertir la curva hipsométrica en función a dimensional usando en lugar de valores totales en los ejes, valores relativos: dividiendo la altura y el área por sus respectivos valores máximos. El gráfico a dimensional es muy útil en hidrología para el estudio de similitud entre dos cuencas, cuando ellas presentan variaciones de la precipitación y de la evaporación con la altura. Las curvas hipsométricas también han sido asociadas con las edades de los ríos de las respectivas cuencas. Cota (m) Área (%) 800,00 3,6 680,00 9,7 560,00 25,3 440,00 42,2 320,00 60,4 200,00 87,1 80,00 100,0 Tabla 6. Áreas para la curva hipsométrica. Figura 4. Curva Hipsométrica Figura 5. Curva Hipsométrica de comparación La grafica de la Curva Hipsométrica determinada indica, que es una curva tipo B, por lo tanto en base a las características del ciclo de erosión en la figura 2 es una cuenca en Equilibrio (Fase de Madurez). 5.1.4 Cálculo tiempo de concentración: Es el tiempo requerido por una gota para recorrer desde el punto hidráulicamente más lejano hasta la salida de la cuenca. Transcurrido el tiempo de concentración se considera que toda la cuenca contribuye a la salida. Como existe una relación inversa entre la duración de una tormenta y su intensidad (a mayor duración disminuye la intensidad), entonces se asume que la duración crítica es igual al tiempo de concentración tc. El tiempo de concentración real depende de muchos factores, entre otros de la geometría en planta de la cuenca (una cuenca alargada tendrá un mayor tiempo de concentración), de su pendiente pues una mayor pendiente produce flujos más rápidos y en menor tiempo de concentración, el área, las características del suelo, cobertura vegetal, etc. Las fórmulas más comunes solo incluyen la pendiente, la longitud del cauce mayor desde la divisoria y el área. Tabla 7. Tiempo de Concentración de la Cuenca Chone. 5.2 Cálculo de la evaporación mensual por el nomograma de Wilson Tabla 8. Evaporación Mensual Estación Chone por Nomograma de Wilson. Tabla 9. Evaporación Mensual Estación Chone por Nomograma de Wilson. 5.3 Calculo de la evapotranspiración por el método Thorntwaite y de BlaneyCriddle Tabla 10. Evapotranspiración por el método de Thornwhite. 5.4 Climatograma Estación M-162 (Portoviejo) y M005 (Chone) Figura 6. Climatograma Estación M162. Figura 7. Climatograma Estación M005. 5.5 Estadística de los principales cultivos con justificación bibliográfica Tabla 11. Número de UPAs y superficie por categorías de uso del suelo, según cantón Fuente: (III Censo Nacional Agropecuario. MAGAP 2014) Tabla 12. Número de UPAs y superficie en hectáreas por principales cultivos solos (monocultivos) Fuente: (III Censo Nacional Agropecuario. MAGAP 2014) Tabla 12.1. Número de UPAs y superficie en hectáreas por principales cultivos solos (monocultivos) Fuente: (III Censo Nacional Agropecuario. MAGAP 2014) Tabla 13. Número de UPAs y superficie en hectáreas por principales cultivos asociados Fuente: (III Censo Nacional Agropecuario. MAGAP 2014) Tabla 13.1. Número de UPAs y superficie en hectáreas por principales cultivos asociados Fuente: (III Censo Nacional Agropecuario. MAGAP 2014) 6. Conclusiones y Recomendaciones: • El estudio de Meteorología e Hidrología presenta el análisis de parámetros y variables de interés para la caracterización meteorológica de la zona del proyecto, cara la definición de hidrogramas de crecientes, caudales máximos, volúmenes de crecientes, calidad de agua para el diseño definitivo. • La información recopilada corresponde a, en la mayoría de los casos a datos o registros medios o mensuales para caracterizar climatológicamente la zona de estudio. • El periodo lluvioso se inicia en el mes de enero y culmina en el mes de junio, siendo el mes de febrero el más lluvioso y el mes de agosto el más seco el comportamiento pluviométrico es unimodal con una precipitación media anual que sobrepasa los 1250mm. • Se conoce que son 10 la suma de longitudes de los cursos que integran el rio Lucas, de las cuales se ha obtenido los datos de longitud y se ha obtenido la densidad de drenaje de la misma cuenca. • La presencia del proyecto Carrizal – Chone constituye para los cantones Bolívar y Tosagua de la provincia de Manabí un paso importante para el desarrollo socioeconómico de los pobladores del sector rural. • Para la determinación de las extracciones mensuales de acuerdo a la evapotranspiración calculada por Thorntwaite es mayor a la calculada o por el método de Blaney-Criddle debido a que la evapotranspiración determinada por Thorntwaite es más general, en cambio de Blaney-Criddle considera el cultivo y es más conservador. • De acuerdo a la información recolectada, la zona de riego será abastecida de agua para riego por una tubería por lo que no existe perdida en el canal que se considera para la determinación de las extracciones de agua, pero para fines didácticos se consideró el canal de drenaje como el canal de riego y se realizó los cálculos respectivos. • Los datos estadísticos de los cultivos que se producen en el zona de aplicación del proyecto fueron de suma importancia para el cálculo de parámetros primordiales para el riego. • Los resultados que nos deja este estudio en cierta forma dependen no solo del investigador sino también de la responsabilidad de las personas que registran los datos en sus respectivas estaciones. • Se recomienda practicar el uso del programa AUTOCAD ya que esta es una herramienta muy eficaz en el desarrollo de proyectos que requieran cálculos sobre planos o cartas topográficas. • Tener al alcance una herramienta como lo es el “arcgis” facilitara también en gran cantidad el trabajo del investigador. 7. 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