CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DEL …

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

CARRERA DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA

“CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DEL MACRODESLIZAMIENTO

GUARUMALES”

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA

OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN GEOLOGÍA, GRADO ACADÉMICO DE TERCER

NIVEL.

AUTOR:

VITERI LARCO ABEL IGNACIO

TUTOR:

ING. RAFAEL ALBERTO ALULEMA DEL SALTO MSC

QUITO, JUNIO 2017

ii

DERECHOS DE AUTOR

Yo Abel Ignacio Viteri Larco en calidad de autor(es) y titulares de los derechos morales y

patrimoniales del trabajo de titulación “CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DEL

MACRODESLIZAMIENTO GUARUMALES”, modalidad presencial, de conformidad con el Art.

114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS,

CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedemos a favor de la Universidad Central del Ecuador una

licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra, con fines

estrictamente académicos. Conservamos a mi/nuestro favor todos los derechos de autor sobre la obra,

establecidos en la normativa citada.

Asimismo, autorizo/autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la digitalización

y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de conformidad a lo dispuesto en el

Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

El (los) autor (es) declara (n) que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma de

expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por cualquier

reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad de toda

responsabilidad.

Firma:

-----------------------------------------------------

Abel Ignacio Viteri Larco

CC: 1720337615

Dirección electrónica: [email protected]

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APROBACIÒN DEL TRABAJO DE TITULACIÒN POR PARTE DEL TUTOR

Yo, Rafael Alberto Alulema Del Salto en calidad de Tutor del Trabajo de Titulación:


GUARUMALES”, elaborado por el señor ABEL IGNACIO VITERI LARCO, estudiante de la carrera

de Ingeniería en Geología, Facultad de Ingeniería en Geología, Minas, Petróleos y Ambiental de la

Universidad Central del Ecuador, considero que el mismo reúne los requisitos y méritos necesarios en

para optar el Título de Ingeniero en Geología, y ha superado en control anti-plagio, para ser sometido a

la evaluación del jurado examinador que se designe, por lo que lo APRUEBO, a fin que el trabajo del

Proyecto Integrador (investigativo) sea habilitado para continuar con el proceso de titulación

determinado por la Universidad Central del Ecuador.

En la ciudad de Quito, a los 8 días del mes de junio del 2017.

------------------------------------

Rafael Alberto Alulema Del Salto

Ingeniero en Geología Magister en Hidrogeología

CI.: 0601101736

TUTOR

iv




APROBACIÒN DEL TRABAJO DE TITULACIÒN POR PARTE DEL TRIBUNAL

El Delegado del Subdecano y los Miembros del proyecto integrador denominado:


GUARUMALES”, preparada por el señor ABEL IGNACIO VITERI LARCO, Egresado de la Carrera

de Ingeniería en Geología, declaran que el presente proyecto ha sido revisado, verificado y evaluado

detenida y legalmente, por lo que lo califican como original y autentico del autor.

En la ciudad de Quito, a los 15 días del mes de Junio de 2017

Ing. Jorge Bustillos

DELEGADO DEL SUBDECANO

Ing. Nelson Arias Ing. Salomón Jaya

ASESOR DE TESIS ASESOR DE TESIS

v

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CAPITULO I ............................................................................................................................................ 1

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 2

1.1. ENUNCIADO DEL TEMA ..................................................................................................... 2

1.2. ESTUDIOS PREVIOS ............................................................................................................. 2

1.3. JUSTIFICACIÓN..................................................................................................................... 3

1.4. OBJETIVOS ............................................................................................................................ 4

1.4.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 4

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................... 4

1.5. ALCANCE ............................................................................................................................... 5

1.6. ZONA DE ESTUDIO .............................................................................................................. 5

1.6.1. UBICACIÓN .................................................................................................................... 5

1.6.2. CONDICONES CLIMÁTICAS ....................................................................................... 6

CAPITULO II .......................................................................................................................................... 8

2. CONTEXTO GEOLÓGICO ............................................................................................................ 8

2.1. GEOLOGÍA REGIONAL ........................................................................................................ 8

2.2. MARCO GEOLÓGICO LOCAL ............................................................................................. 9

2.2.1. LITOESTRATIGRAFÍA ............................................................................................... 10

2.3. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL .............................................................................................. 13

2.4. ANÁLISIS DE AMENAZAS ................................................................................................ 15

CAPITULO III ....................................................................................................................................... 16

3. MARCO TEÓRICO ....................................................................................................................... 16

3.1. CLIMATOLOGÍA ................................................................................................................. 16

3.1.1. CICLO HIDROLÓGICO ............................................................................................... 16

3.1.2. METEOROLOGÍA ............................................................................................................ 19

3.1.2.1. PRECIPITACIÓN .......................................................................................................... 21

3.1.2.1.1. PRECIPITACIÓN MEDIA ............................................................................................ 21

3.1.3. EVAPOTRANSPIRACIÓN ............................................................................................... 22

3.2. HIDROLOGÍA ....................................................................................................................... 23

3.3. BALANCE HÍDRICO ....................................................................................................... 23

3.4. MÉTODOS PARA DETERMINAR LA RECARGA EN ACUÍFEROS .......................... 25

vi

3.4.1. DEFINICIÓN DE RECARGA ....................................................................................... 25

3.4.2. TIPOS DE RECARGA .................................................................................................. 25

3.4.3. CLACIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS PARA ESTIMAR LA RECARGA ............. 26

3.4.3.1. MÉTODO DE BALANCE DE AGUA ...................................................................... 27

3.4.3.2. AUMENTO DEL NIVEL FREÁTICO ...................................................................... 28

3.4.3.3. SUPERÁVIT HÍDRICO O RECARGA POTENCIAL (SH) .................................... 30

3.5. HIDROGEOLOGÍA ........................................................................................................... 30

CAPITULO IV ....................................................................................................................................... 34

4. MARCO METODOLÓGICO ........................................................................................................ 34

4.1. RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA ............................. 34

4.2. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE INFORMACIÓN METEOROLÓGICA ................ 34

4.3. BALANCE HÍDRICO ........................................................................................................... 34

4.4. CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA ..................................................................... 34

4.5. CÁLCULO DE LA RECARGA ............................................................................................ 35

4.6. MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL .............................................................. 35

CAPITULO V ........................................................................................................................................ 36

5. PRESENTACIÓN DE DATOS ..................................................................................................... 36

5.1. HIDROMETEOROLÓGIA ................................................................................................... 36

5.1.1. PRECIPITACIÓN .............................................................................................................. 36

5.1.1.1. PRECIPITACIÓN MEDIA ............................................................................................ 39

5.1.2. TEMPERATURA .............................................................................................................. 40

5.1.3. BALANCE HÍDRICO ....................................................................................................... 42

5.1.4. CÁLCULO DE RECARGA DEL AGUA SUBTERRANEA ....................................... 44

5.1.4.1. MÉTODO DE BALANCE DE AGUA ...................................................................... 44

5.1.4.2. MÉTODO DE AUMENTO EN EL NIVEL FREÁTICO .......................................... 45

5.1.4.3. SUPERÁVIT HÍDRICO O RECARGA POTENCIAL (SH) .................................... 46

5.2. HIDROGEOLOGÍA ........................................................................................................... 47

5.2.1. GEOLOGÍA LOCAL DE GUARUMALES .................................................................. 47

5.2.2. CORRELACIONES ESTRATIGRÁFICAS .................................................................. 50

5.2.3. MAPAS PIEZOMÉTRICOS .......................................................................................... 53

5.2.4. MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL....................................................... 55

CAPITULO VI ....................................................................................................................................... 61

vii

6. DISCUSIÓN .................................................................................................................................. 61

CAPITULO VII ..................................................................................................................................... 64

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................. 64

7.1. CONCLUCIONES ......................................................................................................................... 64

7.2. RECOMENDACIONES ................................................................................................................ 66

CAPITULO VIII .................................................................................................................................... 68

8. REFERENCIAS ............................................................................................................................. 68

CAPITULO IX ....................................................................................................................................... 69

9. ANEXOS ........................................................................................................................................ 69

9.1. ANEXO 1. Hietogramas de la estación Guarumales con su precipitación media .......................... 69

9.2. ANEXO 2. Cálculo del Balance Hídrico................................................................................ 72

9.3. ANEXO 3.- Datos de aforo de quebradas por el método de Molinete y el método Volumétrico. . 73

9.4. ANEXO 4. Perfiles geológicos en el área del macrodeslizamiento Guarumales ........................... 78

9.5. ANEXO 5. Comportamiento cronológico de isopiezas en Guarumales ........................................ 80

viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Mapa de ubicación del área de estudio (MACRODESLIZAMIENTO GUARUMALES)

Fuente: Autor. .......................................................................................................................................... 6

Figura 2. Variación de la precipitación media en el sector de Guarumales (2011-2016). Análisis de

intensidades de precipitación y zonas de pluviosidad de la estación Guarumales. Fuente: Autor. ........ 7

Figura 3. Mapa geológico regional del sector de Guarumales. Fuente: Geological and Metal

Occurrence Maps of the Southern Cordillera Real and El Oro Metamorphic Belts, Ecuador, escala

1:500.000 ................................................................................................................................................. 8

Figura 4. Mapa geológico de Guarumales Fuente: Litherland ET AL 1994. ........................................ 14

Figura 5. Fallas cercanas al campamento de Guarumales Fuente: Mapa de fallas y pliegues

cuaternarios del Ecuador (Compilación por Egüez, 2003) ................................................................... 14

Figura 6. Zonificación del subsuelo según el agua infiltrada. Fuente: Universidad Complutense de

Madrid. ................................................................................................................................................... 17

Figura 7. Zonificación del subsuelo según el comportamiento del agua infiltrada. Fuente: Martínez

Alfaro y Pedro E. 2008. .......................................................................................................................... 18

Figura 8. Distribución del agua en la hidrósfera. Fuente: Martínez Alfaro y Pedro E. 2008. ............. 19

Figura 9. Mapa de ubicación de estación meteorológica de Guarumales. Fuente: Autor. ................... 20

Figura 10. Grafica resultante del balance hídrico por el método de Thornthwaite. Fuente: Manzano

Arellano Marisol 2008. .......................................................................................................................... 24

Figura 11. Zonas de déficit, reposición y consumo por el método de Thornthwaite. Fuente: Manzano

Arellano Marisol 2008. .......................................................................................................................... 25

Figura 12. Recarga artificial y natural de un acuífero. Fuente: Procedente de U.S. Geological Survay.

................................................................................................................................................................ 26

Figura 13. Modelo conceptual hidrogeológico del acuífero Nimboyones. Fuente: Revista Geológica de

América Central. .................................................................................................................................... 33

Figura 14. BLOXPOT: Variación pluviometría media mensual, período enero 2011 – diciembre 2016.

Fuente: Autor. ........................................................................................................................................ 36

Figura 15. Hietogramas (precipitación mensual) Estación Meteorológica Guarumales. CELEC E.P.

Fuente: Autor. ........................................................................................................................................ 37

Figura 16. Histograma de pluviometría media mensual, período 2011 – junio 2016. Fuente: Autor. .. 38

Figura 17. Mapa de precipitación media multi-anual para el macrodeslizamiento Guarumales.

Fuente: Autor. ........................................................................................................................................ 39

Figura 18. Temperatura mensual media para el área del macrodeslizamiento para el año del 2016.

Fuente: Autor. ........................................................................................................................................ 41

Figura 19. Mapa temperatura media mensual para el macrodeslizamiento Guarumales. Fuente: Autor.

................................................................................................................................................................ 41

Figura 20. Gráfica del balance hídrico para la estación de Guarumales. Fuente: Autor. ................... 43

Figura 21. Geología local del macrodeslizamiento Guarumales. Fuente: Autor. ................................. 48

Figura 22. Afloramientos ubicados dentro del campamento Guarumales. Fuente: Autor. ................... 49

Figura 23. Ubicación de secciones transversales en el mapa de geología local. Fuente: Autor. ......... 50

ix

Figura 24. Corte transversal del acuífero que influye en el macrodeslizamiento de Guarumales.

Fuente: Autor. ........................................................................................................................................ 52

Figura 25. Mapa de ubicación de instrumentación del campamento Guarumales. Fuente: Autor. ...... 54

Figura 26. Mapa piezométrico para el año 2016 del campamento Guarumales. Fuente: Autor. ......... 55

Figura 27. Interfaz del programa Surfer 14........................................................................................... 56

Figura 28. Ingreso de datos para generar la grilla en SURFER 14. ..................................................... 57

Figura 29. Ubicación de la opción DATA para la creación de una nueva grilla. ................................. 57

Figura 30. Ubicación de la opción DATA para la creación de una nueva grilla. ................................. 58

Figura 31. Ubicación de la opción 3D surface para la creación de la superficie y posteriormente las

distintas capas. ....................................................................................................................................... 58

Figura 32. Modelo hidrogeológico conceptual macrodeslizamiento Guarumales. Fuente: Autor. ...... 59

Figura 33. Perfil geológico a lo largo de macrodeslizamiento de Guarumales. Fuente: Autor. .......... 60

x

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Precipitaciones medias mensuales del área de estudio (2011-2016). Análisis de intensidades

de precipitación y zonas de pluviosidad de la estación meteorológica de Guarumales. ......................... 6

Tabla 2. Distribución de agua dulce en la hidrósfera. .......................................................................... 18

Tabla 3. Estación meteorológica ubicada dentro de la zona de estudio. CELEC EP & INAMHI ........ 20

Tabla 4. Estación meteorológica Guarumales precipitación media anual. CELEC EP ....................... 36

Tabla 5. Datos de precipitación y superficie para la micro cuenca Guarumales ................................. 39

Tabla 6. Datos de precipitación media multi-mensual para el macrodeslizamiento de Guarumales ... 40

Tabla 7. Datos de precipitación y superficie para la micro cuenca Guarumales ................................. 40

Tabla 8. Calculo del balance hídrico de la estación Guarumales para el periodo comprendido entre el

año 2011-2016 ....................................................................................................................................... 42

Tabla 9. Clasificación de las clases texturales del suelo de acuerdo con el Departamento de

Agricultura de los Estados Unidos; así como las porosidades efectivas y conductividades hidráulicas

de las 12 clases texturales. (Charbeneau, 2000 y Bedient et al., 1994). ................................................ 45

Tabla 10. Tabla de permeabilidades teóricas según el tipo de textura de la matriz.............................. 51

Tabla 11. Tabla de porosidad teórica según el tipo de roca. ................................................................ 52

Tabla 12. Tabla de instrumentación ubicada en el macrodeslizamiento Guarumales y utilizada para el

desarrollo de mapas piezométricos ........................................................................................................ 53

Tabla 13. Tabla de pozos perforados cotas datos de ubicación, elevación y con topes y bases de cada

una de las unidades en el macrodeslizamiento. ..................................................................................... 56

xi

TEMA: “Caracterización Hidrogeológica del Macrodeslizamiento Guarumales”.

Autor: Abel Ignacio Viteri Larco

Tutor: Ing. Rafael Alulema Del Salto MSc

RESUMEN

El presente proyecto de investigación tiene como objetivo caracterizar hidrogeológicamente la zona del

macrodeslizamiento Guarumales, establecer la influencia del acuífero en el macrodeslizamiento. El

área de estudio está ubicada en el sector de Guarumales a 70 Km de Cuenca, en el flanco derecho del

río Paute en la subcuenca baja del mismo, en el lugar se asienta el centro de manejo y administración

de la de Central Hidroeléctrica Paute (Campamento Guarumales). Mediante la recopilación y

depuración de datos de la estación meteorológica se realizó el balance hídrico con el cual se determinó

un exceso de agua en el lugar con picos marcados entre los meses de marzo y agosto, igualmente con la

evapotranspiración obtenida en el balance se calculó la infiltración la cual tiene un valor de 1858,81

mm/año y posterior recargar mediante tres métodos los cuales reflejan un valor promedio de 700

mm/año aproximadamente.

El acuífero presente en la zona de estudio se trata de un acuífero semi-confinado con una profundidad

promedio de 50 m lo cual fue identificado gracias a los registros de perforación de pozos realizados en

el campamento Guarumales, con la ayuda de los registros y un mapeo de campo se identificaron tres

unidades hidrogeológicas una somera compuesta de un deposito coluvial suprayacente a un estrado de

material limoso y finalmente un basamento metamórfico; con los datos de niveles de agua de

piezómetros instalados en los pozos se elaboraron mapas piezométricos, se determinó la geometría del

macrodeslizamiento ubicando el límite de recarga en la parte alta del campamento Guarumales y el

límite de descarga en la parte baja cerca al flanco derecho del río Paute.

El comportamiento hidrogeológico del acuífero de Guarumales está estrechamente relacionado con la

dinámica del macrodeslizamiento ya que el flujo subterráneo del acuífero va erosionando la matriz del

depósito coluvial creando posibles zonas de colapso en el límite de descarga donde se presenta la

mayor cantidad de movimiento.

PALABRAS CLAVE: <GUARUMALES> <MACRODESLIZAMIENTO> <BALANCE HÍDRICO>

<ACUÍFERO> <MICROCUENCA HIDROGRÁFICA> <HIDROGEOLOGÍA> <RIESGOS A

DESLIZAMIENTOS>

1

THEME: "Hydrogeological Characterization of the Guarumales Macro-slip"

Author: Abel Ignacio Viteri Larco

Tutor: Ing. Rafael Alulema Del Salto MSc

SUMMARY

The present research project aims to characterize hydro geologically the zone of the macro-sliding Guarumales,

to establish the influence of the aquifer in the macro sliding. The study area is located in the sector of Guarumales

70 km from Cuenca, on the right flank of the Paute River in the lower sub basin of the same, in the place is

located the management and administration center of the Central Hydropower Paute (Guarumales Camp). By

means of the compilation and depuration of data of the meteorological station the water balance was realized with

which an excess of water in the place was determined with peaks marked between the months of March and

August, also with the evapotranspiration obtained in the balance the calculation was calculated Infiltration

(1858.81 mm / year) and later reloading by three methods which reflect an average value of approximately 700

mm / year. The aquifer present in the study area is a semi-confined aquifer with an average depth of 50 m which

was identified thanks to the well drilling registries carried out in the Guarumales camp, with the help of logs and

a mapping Of field three hydrogeological units were identified a shallow one composed of a coluvial deposit

superimposed to a platform of silty material and finally a metamorphic base; With the data of water levels of

piezometers installed in the wells piezometric maps were elaborated, the geometry of the macro-sliding was

determined, placing the recharge limit in the upper part of the Guarumales camp and the discharge limit in the

lower part near the right flank of the River Paute. The hydrogeological behavior of the Guarumales aquifer is

closely related to the macro-sliding dynamics as the aquifer's underground flow erodes the colluvial reservoir

matrix, creating potential collapse zones at the discharge boundary where the greatest amount of movement

occurs.

KEY WORDS: <GUARUMALES> <MACRO-SLIDING> <WATER BALANCE> <ACUÍFERO>

<HIDROGRAPHIC MICROCUENCA> <HYDROGEOLOGY> <GEOLOGY> <SLIDING RISKS>

I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the

original document in Spanish.

………………………………………..

Rafael Alberto Alulema del Salto

Certified Translator

ID: 0601101736

CAPITULO I

2

1. INTRODUCCIÓN

1.1. ENUNCIADO DEL TEMA

“CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DEL MACRODESLIZAMIENTO DE

GUARUMALES”

1.2. ESTUDIOS PREVIOS

Las primeras manifestaciones de inestabilidad detectadas en el campamento fueron desde el año 1974

durante los estudios para la construcción del Proyecto Hidroeléctrico Paute. En 1986 se inició el

monitoreo geodésico y desde esa fecha se han realizado, varias observaciones, reconocimientos y

estudios de las condiciones de inestabilidad.

El macrodeslizamiento de Guarumales se encuentra formando una microcuenca con depósitos

coluviales, escombros de un paleodeslizamiento afectado por el trabajo de erosión del río Paute y la

acumulación de agua que viene desde el área de recarga ubicada sobre el campamento de Guarumales

(López, 1995).

El macro-deslizamiento Guarumales es un deslizamiento complejo traslacional activo, con varios

planos de deslizamiento, desarrollado básicamente en materiales originados por la denudación del

macizo rocoso (coluvial). Los procesos de fallamiento, meteorización, alteración, descompresión del

macizo rocoso, que disminuyen las condiciones geomecánicas del material contribuyeron a la

formación de la microcuenca, misma que sigue ampliándose y profundizándose.

Tomando en cuenta una larga historia de desarrollo, donde prácticamente el macro-deslizamiento ha

resistido condiciones extremas como el paso de los caudales de desague del embalse que fue

ocasionado por el deslizamiento de la Josefina (se provocó una onda de creciente con un pico calculado

en 8300 m3/s, (Abril & Knight, 2004), se indica que cualquier desarrollo catastrófico sigue siendo

improbable a mediano plazo. (Robles, 1999).

En el informe de monitoreo geológico, correspondiente a los años 2012 – 2014, se logró determinar

una cierta tendencia a incrementar la velocidad del movimiento en la parte inferior del fenómeno de

remoción en masa (Villacís, 2015), por lo cual, se vio la necesidad de realizar un estudio

complementario.

En el Informe de la Evolución del macro-deslizamiento Guarumales, se pudo establecer que la parte

baja del deslizamiento presenta un desplazamiento acumulado de hasta 2.00 m para el período 2011-

3

2015, y que el área que posee valores iguales o superiores a este desplazamiento se va incrementando

paulatinamente a una rata aproximada de 1 ha/año, (Robles y Villacís, 2015).

1.3. JUSTIFICACIÓN

Es de interés mundial el estudio de los deslizamientos de suelos, por los efectos que causa, entre ellos:

pérdidas humanas, económicas, destrucción de viviendas, obstrucciones en las vías que paralizan la

movilidad y el flujo de transporte comercial aumentando el costo de vida.

Los deslizamientos de suelos ocurren como manifestaciones del rompimiento del equilibrio, a

consecuencia de la intervención de factores externos de tipo natural y antrópico. Estos eventos se

manifiestan de diferentes formas: Avalancha de escombros, flujo retrogresivo, reptación, flujo de

tierra, extensión lateral, deslizamiento rotacional y superficial, incluso deslizamientos complejos con la

combinación de varios de estos fenómenos.

Dada la utilidad de la caracterización y análisis a detalle de las zonas vulnerables para elaborar planes

de prevención, mitigación y preparación de la comunidad ante desastres, la prevención con respecto al

riesgo a deslizamientos, constituye una importante área de investigación en el campo geológico.

En el presente trabajo investigativo se enfoca en el sector de Guarumales donde se encuentra ubicado

el macrodeslizamiento activo que lleva el mismo nombre, en las cercanías de la posición UTM

(784084 E, 9714900 N), a una distancia aproximada de 12,5 Km aguas abajo de la Presa Daniel

Palacios.

Son varios aspectos que intervienen específicamente en el área de Guarumales entre los cuales se

encuentra la alta pluviosidad de la zona lo que provoca saturación de la superficie del suelo y posterior

erosión del mismo, adicionalmente la infiltración de la escorrentía crea flujos subterráneos los cuales

producen un socavamiento del material que se tiene en subsuelo.

Regionalmente el campamento Guarumales se encuentra sobre la Unidad Alao la cual en la zona está

compuesta de rocas metamórficas como esquistos grafitosos y sericiticos principalmente, los cuales

debido a su foliación, condiciones climáticas y los factores antrópicos (actividades ganaderas,

construcción de infraestructura), producen escenarios favorables para el macrodeslizamiento,

fenomenología que requiere de análisis y estudio y representa el tema de investigación que está

sustentado en este proyecto de investigación.

Sobre el macro – deslizamiento se asienta el Campamento Guarumales, centro logístico y operativo de

la Central Hidroeléctrica Paute Molino volviendo de vital importancia su estudio detallado debido a

4

que involucra personal e instalaciones del campamento, y además frente al mismo se encuentran los

túneles de acceso y de descarga de casa de máquinas de la Central Paute – Molino que en el caso de un

eventual colapso o fallamiento del macrodeslizamiento se vería afectado el funcionamiento de la

central Molino.

Es esencial garantizar la seguridad del personal que labora en el Complejo Hidroeléctrico Paute y el

normal funcionamiento de la casa de máquinas de la central El Molino, por lo cual es de gran

importancia conocer los fenómenos dinámicos y condiciones propias que gobiernan el comportamiento

del macrodeslizamiento y establecer un modelo hidrogeológico conceptual para explicar la incidencia

del agua subterránea, determinando las zonas de recarga las mismas que deben ser intervenidas para

mitigar o eliminar la infiltración, agente determinante en la saturación de las capas del subsuelo y

desencadenante de su dinámica.

1.4. OBJETIVOS

1.4.1. OBJETIVO GENERAL

Caracterizar la hidrogeología del macrodeslizamiento Guarumales ubicado en las instalaciones del

campamento del mismo nombre perteneciente a la unidad de negocios Hidropaute-CELEC E.P., para

conocer la incidencia del acuífero en la dinámica del macrodeslizamiento.

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Estudiar la geología del área de estudio, en especial la geología estructural que explique zonas

preferentes de infiltración y descarga del agua subterránea.

Analizar e interpretar información hidro-meteorológica para establecer el balance hidrológico.

Elaborar mapas piezométricos para determinar la dirección del flujo y zonas de recarga y

descarga.

Calcular la recarga del acuífero y volúmenes de almacenamiento.

Definir las condiciones de frontera y geometría del acuífero mediante la interpretación y

correlación de registros de perforación, mapas piezométricos y el mapa geológico.

Elaborar un modelo hidrogeológico conceptual del acuífero ubicado en el macrodeslizamiento

Guarumales.

5

1.5. ALCANCE

Con información primaria levantada en el campo, con datos disponibles de la estación meteorológica

Guarumales, el monitoreo periódico realizado por la Unidad de Negocios en el Macro-deslizamiento

Guarumales y la información secundaria levantada en estudios anteriores se realizará el balance hídrico

que permita estimar el escurrimiento superficial, la evapotranspiración, la infiltración y la recarga

potencial del agua subterránea. La dinámica del agua subterránea definiendo líneas equipotenciales y

líneas de flujo que expliquen las zonas de recarga, tránsito y descarga y su incidencia en el

macrodeslizamiento Guarumales.

Se establecerá un modelo hidrogeológico conceptual de la zona de estudio que permita explicar la

geología estructural que gobierna la geodinámica en sinergia con el comportamiento hidrogeológico

elementos principales que promueven la dinámica en el deslizamiento de la zona de estudio.

1.6. ZONA DE ESTUDIO

1.6.1. UBICACIÓN

El Proyecto Hidroeléctrico Paute Integral comprende cuatro centrales en cascada: Mazar, Molino,

Sopladora y Cardenillo, se encuentran entre las provincias del Azuay, Cañar y Morona Santiago del

Ecuador, es un sitio bravío, en medio de una encañada agreste y desconcertante conocida comúnmente

como Cola de San Pablo.

El campamento Guarumales se encuentra en el flanco derecho del río Paute al frente de la Central de El

Molino al suroriente del Ecuador. En las cercanías de la posición UTM (784084 E, 9714900 N) se

ubica un macro – deslizamiento activo el cual tiene incidencia directa en la infraestructura del

campamento ubicado en el lugar, entre las cotas 1390 m.s.n.m. y 1895 m.s.n.m., a una distancia

aproximada de 12,5 km de la Presa Daniel Palacios hacia el oriente y a 70 km al noreste de Cuenca

(p.e. Figura 1).

Para acceder a la zona de estudio desde la Ciudad de Cuenca se debe tomar la vía que conduce a

Azogues y del poblado de Azogues se accede por la vía que conduce a Méndez hasta el campamento

de Guarumales donde se realizó el presente proyecto, el recorrido tiene un total aproximado de 123 km

con una duración del recorrido de 2 horas aproximadamente.

6

1.6.2. CONDICONES CLIMÁTICAS

Las condiciones climáticas que predominan en el macrodeslizamiento son constantes precipitaciones

durante todo el año con una media mensual de 3250 mm/año y una temperatura media anual de 15.9

°C, la evapotranspiración potencial presenta una media mensual de 718 mm/año lo que está

relacionado directamente a la infiltración y posterior recarga del acuífero, dichos datos fueron

obtenidos de la estación meteorológica de Guarumales ubicada dentro del campamento, dichos datos

nos indican que la zona se caracteriza porque no existe épocas con déficit de recurso hídrico, teniendo

así en los meses comprendidos entre marzo y agosto la época con mayor pluviosidad con valores entre

200 y 400 mm/mes, y a finales e inicios de año las épocas con relativamente bajos niveles (p.e. Tabla

1).

MEDIA MENSUAL DE 2011-2016

PRECIPITACIÓN 183,03 188,03 257,47 358,70 354,38 378,88 419,80 231,07 208,75 207,25 194,48 268,85

Figura 1. Mapa de ubicación del área de estudio (MACRODESLIZAMIENTO

GUARUMALES) Fuente: Autor.

Tabla 1. Precipitaciones medias mensuales del área de estudio (2011-2016). Análisis de

intensidades de precipitación y zonas de pluviosidad Fuente: Estación meteorológica de

Guarumales.

7

Los valores anuales de pluviosidad fluctúan entre 2800 a 3700 mm/año teniendo su valor más bajo en

el año 2014 con un valor de 2825 mm/año y un pico en el año 2015 con un valor de 3577 mm/año, la

alta pluviosidad incide directamente en la saturación del suelo en superficie y posterior infiltración de

la escorrentía hacia el acuífero influyendo en la dinámica del mismo y en el comportamiento del

macrodeslizamiento (p.e. Figura 2).

183.03 188.03

257.47

358.70 354.38

378.88

419.80

231.07208.75 207.25

194.48

268.85

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Precipitación Media Mensual Periodo 2011-2016

Figura 2. Variación de la precipitación media en el sector de Guarumales (2011-2016). Análisis de

intensidades de precipitación y zonas de pluviosidad de la estación Guarumales. Fuente: Autor.

8

CAPITULO II

2. CONTEXTO GEOLÓGICO

2.1. GEOLOGÍA REGIONAL

La Geología del Ecuador se encuentra dividida morfo estructuralmente en cinco regiones bien

marcadas. La zona de estudio se encuentra ubicada dentro de la región morfo estructural de la

Cordillera Real en una franja metamórfica Pre-cretácica.

Figura 3. Mapa geológico regional del sector de Guarumales. Fuente: Geological and Metal

Occurrence Maps of the Southern Cordillera Real and El Oro Metamorphic Belts, Ecuador, escala

1:500.000

9

Toda el área referida es parte de dicha franja metamórfica que se encuera en la parte sur de la cordillera

Real de los Andes y sus estructuras regionales y planos de foliación están orientados al NNE-SSW

buzando hacia el NW. Los terrenos litotectónicos presentes en la zona son Loja, Salado Y Alao.

El terreno Loja está constituido por formaciones paleozoicas en el área de estudio destacan las

unidades Agoyan (PzLa) y Chiguinda (PzLc) constituidas principalmente por rocas metamórficas de

bajo-medio grado como esquistos micáceos y grafitosos en su mayoría y cuarcitas de manera

esporádica.

Por parte del terreno Salado destacan en la zona de Guarumales unidades como Cerro hermoso (Jsh)

caracterizados regionalmente por mármoles y meta sedimentos que se evidencian en el mapa a manera

de lentes en el área del Campamento de Guarumales y la unidad Upano (Jsu) meta andesitas y

esquistos pelíticos y grafitosos hacia la parte oriental de la zona intervenida. Finalmente el terreno Alao

de edad jurásica – cretácica inferior con la formación Maguazo (JAm) caracterizada principalmente por

meta andesitas y mármoles y la unidad Alao-Paute (JAa) constituido de meta basaltos y meta

sedimentos.

Estructuralmente se observa la falla Baños con un rumbo NNE-SSO (p.e. figura 3) que sirve como

contacto entre los terrenos Alao y Loja; dicha falla habría influido en el emplazamiento del intrusivo

granodiorítico de Amaluza de edad Paleógena.

Finalmente se produce la sedimentación de material continental asociados a ambientes fluviales y

coluviales de edad terciaria.

2.2. MARCO GEOLÓGICO LOCAL

Localmente la geología de la zona de Guarumales está compuesta principalmente por rocas

metamórficas indiferenciadas de edad paleozoica-mesozoica, constituida por intercalaciones de

esquistos sericíticos, grafitosos y meta volcánicos que están infra yaciendo a un paquete de material

coluvial el cual es el responsable del movimiento presente en Guarumales.

En la zona central del área de estudio se presentan rocas con pronunciada esquistosidad que van desde

esquisto verdes, cloríticos y cuarcitas que se puede evidenciar cerca al Río Paute mencionadas rocas

tienen un origen volcánico, estas rocas pertenecen a la Unidad Alao Paute perteneciente al Terreno

Alao.

En la parte oriental se evidencian rocas andesíticas metamorfizadas, esquistos verdes intercalados con

esquistos pelíticos y grafitosos pertenecientes a la Unidad Upano, la sección tipo se la puede ubicar en

10

la vía Guamote –Macas. Regionalmente forma un cinturón casi continuo de aproximadamente 15 km a

lo largo del borde oriental de la cordillera real.

En la parte occidental de la zona de estudio se encuentra un plutón de edad eocénica mayormente

granodiorítico, la mineralización presente en la zona de estudio se la puede asociar al emplazamiento

de este cuerpo granodiorítico. Dicho cuerpo intrusivo aflora a lo largo del río Paute. Como cobertura se

presenta un material coluvial espeso cuyo movimiento está directamente relacionado con el macro

deslizamiento de Guarumales.

2.2.1. LITOESTRATIGRAFÍA

Lito estratigráficamente la subdivisión Alao Paute que comprende es su mayoría la zona de estudio está

compuesta por rocas verdes andesíticas fracturadas y esquistosas en el norte del área de estudio donde

la sobre presión tectono metamórfica es mayor, mientras en algunos lugares se han preservado los

minerales y texturas ígneas, en el sur, la mineralogía principal es de las facies de esquistos verdes:

clorita + albita + cuarzo + epidota + biotita + actinolita.

Las litologías menores comprenden esquistos verdes, esquistos pelíticos y grafíticos y mármoles

oscuros. Los aglomerados afloran a lo largo del río Paute al oeste de Gualaceo (BGS & Codigem,

1999). A continuación se detallan algunas unidades que comprenden la zona de estudio y sus

alrededores; describiendo la litología tipo del sector:

Paleozoico:

- Unidad Chiguinda (PZlc).-

Comprende cuarcitas, filitas negras, esquistos grafíticos y escasas metagrauvacas. Forma un cinturón

de hasta 30 km de ancho en la parte sur de la Cordillera. Aflora en las carreteras Cuenca - Guarumales.

Se desconoce su espesor pero se supone que es de kilómetros. Minerales metamórficos observados

incluyen clorita, grafito. (Litherland et al., 1994). Localmente no se evidencia esta formación en la

zona de estudio pero aflora hacia el sur de Guarumales (p.e. Figura 3) y se acuña hacia el occidente en

la falla Baños.

- Unidad Agoyan (PZla).-

Está constituida principalmente de esquistos pelíticos que afloran principalmente en el norte del área de

estudio pero no existe evidencia dentro de Guarumales ya se acuña en la falla Baños. Los contactos con

las unidades adyacentes son tectónicos; está estrechamente relacionada con los granitoides Tres

Lagunas. Edades K/Ar varían del Precámbrico al Cretácico tardío. Es de grano medio, contiene

11

granate-moscovita-albita y ocasionalmente biotita y/o clorita. Se asume que es del Paleozoico

(Litherland et al., 1994 basado enSauer, 1965).

12

Jurásico:

- Unidad Upano (Jsu).-

Compuesta principalmente por rocas verdes andesíticas metamorfizadas, esquistos verdes intercalados

con esquistos pelíticos y grafíticos. La sección tipo está ubicada en la carretera Guamote-Macas a lo

largo del Río Upano. (Litherland et al., 1994). Esta formación se evidencia en el sector sur oriental de

la zona de estudio.

- Unidad Alao – Paute (JAa).-

Describe los principales cinturones de rocas verdes del Terreno Alao. Está bien expuesta en secciones

de carretera a lo largo de los ríos Alao, Paute y Pastaza. Las rocas exhiben pronunciada esquistosidad.

Los contactos con las adyacentes unidades como es el caso localmente con la unidad Upano se

consideran tectónicos. También se presenta en contacto con el plutón de Amaluza de afinidad

granodirítica de edad eocénica. Las litologías varían desde metavolcanitas con débil metamorfismo,

lavas masivas y filitas verdes (sin evidencia en la zona de estudio) de probable origen tobáceo hasta

esquistos verdes y pelíticos en la facies de esquisto verde. Geoquímicamente, su origen es de arco

volcánico. Edades K-Ar en filitas cubren un amplio rango de 142 ±36 Ma (Litherland et al., 1994) a 61

Ma (Herbert & Pichler ,1983) (Litherland et al., 1994).

Depósitos Coluviales

Dispuestos a lo largo de toda la zona de estudio, son depósitos formados por partes del macizo rocoso

que fueron desprendidos en los diferentes procesos denudativos que afectan al sector, los cuales forman

conos de escombros con matriz limo arcillosa en ocasiones arenosa. Este tipo de depósitos por lo

general poseen una consistencia muy blanda, además de una plasticidad elevada y alta humedad. La

existencia de esta cobertura representa el tema central de investigación ya que interviene directamente

en el macrodeslizamiento.

Suelos residuales

De manera general, en la parte sur oriental de la cordillera real del Ecuador está conformada

superficialmente por un horizonte de material limo arcilloso y limo arenoso con tonos de color café

amarillento y rojo, producto de la intensa meteorización de las diferentes formaciones de la zona.

13

2.3. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL

Estructuralmente la zona del macrodeslizamiento se asienta en la franja metamórfica pre cretácica que

forma parte de la cordillera real y regionalmente sus estructuras presentan un rumbo preferencial NNE-

SSW y su dirección de buzamiento es hacia el NW, se ha identificado una falla en el área del macro

deslizamiento la cual se asocia a la mineralización de los sulfuros en la roca metamórfica y tanto

planos de foliación y estructuras regionales están orientados al NNE y buzando al NW (Mario López,

1995).

Existen dos rasgos estructurales regionales presentes en el macrodeslizamiento, el principal

denominado “S-1” que pertenece a la foliación principal (252°/85°) que se encuentra en las rocas

metamórficas y que en hipótesis seria el superficie de fallamiento del macrodeslizamiento ya que las

rocas adicionalmente tienen fisuras por las cuales circula agua asociada al acuífero del lugar; las

estructuras secundarias denominadas “S-2” asociadas a las diaclasas, que no se encuentran dentro de la

zona de estudio pero son un rasgo estructural regional el cual fue identificado como foliación

secundaria a través de microscopia de muestras de roca (Vázcones, 2000) (p.e. Figura 4).

Según el mapa de Fallas y Pliegues Cuaternarios de Ecuador y Regiones Oceánicas Adyacentes

(Eguez, 2003), en el área del campamento Guarumales objeto de la presente investigación se

evidencian dos fallas que pueden tener influencia en el macrodeslizamiento Guarumales. Son la falla

Paute (EC-78) la cual presenta un sentido NNE-SSO que no tiene un sentido de movimiento definido,

la falla se encentra hacia la parte occidental del área de estudio.

Finalmente tenemos la falla Gualaceo que se encuentra un poco alejada de la zona de estudio pero es

importante mencionarla se trata de la falla Gualaceo (EC-79) con un rumbo preferencial NNE-SSO al

igual que la falla paute, presenta un movimiento inverso y se encuentra al sur-oeste de la zona de

Guarumales (p.e. Figura 5).

14

Figura 5. Fallas cercanas al campamento de Guarumales Fuente: Mapa de fallas y pliegues

cuaternarios del Ecuador (Compilación por Egüez, 2003)

Figura 4. Mapa geológico de Guarumales Fuente: Litherland ET AL 1994.

15

2.4. ANÁLISIS DE AMENAZAS

La principal amenaza que presenta la zona de Guarumales está asociada a la parte meteorológica con la

alta pluviosidad durante todo el año teniendo una tasa promedio de precipitación anual de más de 3000

mm/año en los últimos años, lo cual genera saturación del suelo superficial y posterior erosión del

mismo, teniendo así influencia directa con el acuífero presente en Guarumales y su dinámica debido a

la infiltración de la escorrentía volviéndose así recarga vertical del acuífero; la cual posteriormente

incide directamente en el macrodeslizamiento de Guarumales.

Se puede considerar una amenaza para el macrodeslizamiento el facto antrópico ya que existen

actividades agrícolas y ganaderas en la parte alta del talud del macrodeslizamiento, que con la tala de

árboles para crear zonas ganaderas o agrícolas afectan directamente a la recarga del acuífero lo cual

provoca erosiona y satura el suelo de agua influyendo así directamente en la dinámica del acuífero y

del macrodeslizamiento.

El factor sísmico no tiene una incidencia muy marcada en el macrodeslizamiento ya que no se ha

determinado el sismo máximo que puede soportar el talud ya que factores como nivel freático y carga

sísmica varían; pero indudablemente un evento sísmico de cualquier magnitud afecta a un talud ya que

produce una licuefacción al interior del mismo.

Es esencial garantizar la seguridad del personal que labora en el Complejo Hidroeléctrico Paute y el

normal funcionamiento de la casa de máquinas de la central El Molino, por lo cual es de gran

importancia obtener información de los fenómenos dinámicos y condiciones propias que gobiernan el

comportamiento del macrodeslizamiento desde el punto de vista geológico y hidrogelógico.

16

CAPITULO III

3. MARCO TEÓRICO

3.1. CLIMATOLOGÍA

Se entiende por climatología a la ciencia que estudia la variación en los datos atmosféricos que suceden

en un determinado lugar.

Aunque utiliza los mismos parámetros que la meteorología, su objetivo es distinto, ya que no pretende

hacer previsiones inmediatas, sino estudiar las características climáticas a largo plazo.

El tiempo y el clima tienen lugar en la atmósfera. Para definir un clima es necesario la observación

durante un lapso largo de tiempo; la Organización Meteorológica Mundial estableció periodos mínimos

de treinta años, pero hay autores que creen que deben ser más largos, de cien o superiores, todo esto

para registrar las variaciones de forma suficiente.

3.1.1. CICLO HIDROLÓGICO

El ciclo hidrológico inicia con la energía proveniente del sol, la cual evapora el agua presente en los

océanos, y en menor cantidad el agua de las zonas húmedas en el suelo, plantas y organismos. El vapor

de agua evaporado es trasportado hasta zonas superiores con ayuda de las corrientes de aire, en donde

posteriormente se enfría formando pequeñas partículas que finalmente formarán las nubes.

Estas nubes son trasportadas hacia el continente, en donde las partículas de agua aumentan su tamaño y

a consecuencia de la gravedad estas precipitan hacia el suelo.

La totalidad del agua precipitada no llega al suelo, esto debido a que en su trayecto se presenta

obstáculos que la retienen y la evaporan para devolverla de nuevo a la atmósfera. El agua que logra

llegar a la superficie del suelo en parte es acumulada en zonas que posteriormente serán evaporadas; la

segunda parte logra atravesar la superficie del suelo, y finalmente una última parte escurre por la

superficie del suelo, la misma que finalmente regresará al océano para ser nuevamente evaporada.

El agua que logra infiltrarse pasa hacia la zona no saturada, atravesando y humedeciendo el suelo, que

representa a la zona más superficial de la corteza terrestre, en esta zona parte del agua infiltrada es

retenida y evaporada nuevamente, ya sean por influencia directa del calor de la superficie terrestre o

por medio de la traspiración de las plantas. Los procesos de traspiración y evaporación son agrupados

en uno solo conocido como evapotranspiración, debido a que resulta muy difícil cuantificar ambos

valores por separado.

17

La partícula de agua que continúa con la infiltración en el subsuelo, llegará hasta la zona saturada,

cuyos poros se encuentra completamente llenos de agua, está zona está delimitada por: el nivel freático,

límite superior, en esta superficie el agua contenida se encuentra a la presión atmosférica; sobre esta

superficie y debido al efecto de la capilaridad se origina otra zona cuya presión es inferior a la

atmosférica denominada zona capilar. (p.e. Figura 6).

El agua que se encuentra acumulada en la zona saturada presenta movimiento, el cual es conocido

como escorrentía subterránea, con el cual el agua es desplazada hacia zonas más bajas, conectándose

finalmente con cauces de ríos, vertientes u océanos, o con la atmósfera en forma de vapor de agua al

evaporarse o transpirarse únicamente si el nivel freático pasa muy cercano a la superficie terrestre. (p.e.

Figura 7).

Figura 6. Zonificación del subsuelo según el agua infiltrada. Fuente: Universidad Complutense de

Madrid.

18

La distribución de agua dulce y salada en el planeta tierra corresponde al 2,5% y 97,5%,

respectivamente. La fracción de agua dulce presente en la hidrosfera, se encuentra almacenada

glaciares, casquetes polares, ríos, lagos y en fuentes subterráneas, cuyos porcentajes se detallan a

continuación (p.e. Tabla 2)

ZONAS DE ALMACENAMIENTO PORCENTAJE TIEMPO DE PERMANENCIA DE

UNA MOLÉCULA DE AGUA

Glaciares y casquetes polares 68,7% 9700 años

Aguas subterráneas 30,1% Decenas a miles de años

Lagos de agua dulce 0,26% 17 años

Ríos 0,006% 15 – 20 días

Biomasa 0,003% Horas

Vapor en la Atmosfera 0,04% 8 – 10 días

Ciénegas y suelo 0,891% No definido

De la información anteriormente citada se puede llegar a concluir que pese a que el agua dulce

representa menos del tres por ciento del total en el planeta, el porcentaje de agua dulce presente en

formaciones rocosas (30 %) es mucho mayor al contenido en lagos, ríos, fuente principal de agua para

la mayoría de grandes ciudades. (p.e. Figura 8).

Figura 7. Zonificación del subsuelo según el comportamiento del agua infiltrada. Fuente: Martínez

Alfaro y Pedro E. 2008.

Tabla 2. Distribución de agua dulce en la hidrósfera. Fuente: Martínez Alfaro y Pedro E. 2008.

19

Todo esto implica la importancia del estudio tanto de las aguas superficiales como de las aguas

subterráneas, no solamente desde el punto de vista para el consumo humano, sino también desde el

punto de vista evolutivo y de preservación.

3.1.2. METEOROLOGÍA

La meteorología es la ciencia que se encarga del estudio de los fenómenos atmosféricos, y junto con la

estadística y física ayuda en la interpretación y pronóstico del clima.

La información atmosférica es recolectada por estaciones pluviométricas, termo- pluviométricas o

completas, las cuales registran en tiempo real parámetros de precipitación, temperatura, radiación solar,

velocidad del viento, humedad atmosférica, entre otros.

Es necesario acotar que para el presente estudio meteorológico, tanto de temperatura como

precipitación se ha tomado datos de la estación meteorológica ubicada en las instalaciones del

campamento Guarumales, que abarca toda el área de estudio; la estación meteorológica empleada se

encuentra ubicada dentro de la subcuenca del río Paute, la cual contiene a las microcuencas de estudio.

(p.e. Figura 9).

Figura 8. Distribución del agua en la hidrósfera. Fuente:

Martínez Alfaro y Pedro E. 2008.

20

Los datos de precipitación y temperatura de la estación meteorológica empleada, se detallan en la tabla

adjunta, (p.e. Tabla 3). La metodología empleada corresponde a la descrita por Ferrer (1993) en su

libro: “Recomendaciones para el cálculo Hidrometeorológico de Avenidas.”

CUENCA/SU

BCUENCA NOMBRE

ELEVACIÓN

(m) LONGITUD LATITUD

PRECIPITACIÓN

(mm)

TEMPERATURA

(°C)

Subcuenca de

Guarumales Guarumales 1747 777978,998

9714039,8

67 3250,70 15,87

Figura 9. Mapa de ubicación de estación meteorológica de Guarumales. Fuente: Autor.

Tabla 3. Estación meteorológica ubicada dentro de la zona de estudio. CELEC EP & INAMHI.

Fuente: Autor

21

3.1.2.2. PRECIPITACIÓN

La precipitación comprende toda el agua meteórica recolectada en superficie, la misma que puede estar

en forma de lluvia o granizo. La precipitación, junto con la temperatura constituyen los elementos más

importantes para el cálculo del balance hídrico.

Es de gran importancia el estudio de las precipitaciones, porque constituyen la principal fuente, o

incluso la única, de ingreso del recurso hídrico hacia la cuenca; de allí su análisis obligatorio dentro de

todo estudio hidrogeológico.

Se representará los datos de precipitación anual y precipitación medio anual por medio de hietogramas,

tal y como los empleados por Martínez A. (2008).

3.1.2.2.1. PRECIPITACIÓN MEDIA

Representa la cantidad de agua (mm), que cae dentro de una determinada superficie (cuenca

hidrográfica), permitiendo obtener el volumen de agua precipitado por área en l/m2. Para el cálculo de

la precipitación media de una cuenca hidrográfica, existen una variedad de métodos, como son el

método aritmético, método de polígonos de Thiessen y el método de isoyetas.

Se empleó el método de isoyetas para el cálculo de la precipitación media; debido que este método

limita el área de mejor manera, proporcionando resultados más ajustados a la realidad, en los cuales se

puede considerar los efectos orográficos presentes dentro del área y que influenciarían en la

precipitación.

El método consiste en generar un mapa de isolíneas de igual precipitación (isoyetas) separadas entre sí

por intervalos constantes de valores de precipitación. Posterior a ello se debe calcular el área

comprendida entre dos isoyetas consecutivas, ésta área debe ser multiplicada por la precipitación media

entre las isoyetas que limitan dicha área. La suma total, constituye la precipitación media sobre la

cuenca en estudio.

El cálculo de la precipitación media, se realiza por medio de la siguiente fórmula:

Dónde: Pm = Precipitación Media

22

AT = Área Total de la Cuenca

P1 = Precipitación media entre dos isoyetas consecutivas

A1 = Área comprendida entre dos isoyetas consecutivas.

3.1.3. EVAPOTRANSPIRACIÓN

La evapotranspiración es un parámetro muy importante que interviene conjuntamente con la

pluviosidad en el cálculo del balance hidrológico para la determinación de valores totales de

escorrentía., puesto que la cantidad que realmente se infiltra en el subsuelo depende de diferentes

factores. Una parte fluye sobre la superficie del terreno en canales y arroyos y desemboca en riachuelos

y ríos, mientras que otra parte es devuelta a la atmósfera a través de gasificación, es decir, evaporación

en superficies de agua y suelos descubiertos (SCHRODTER, 1985).

El concepto de evapotranspiración es más amplio. Este contempla todos los factores de evaporación y

adicionalmente los factores efectivos de la vegetación (HOLTING, 1992). La evaporación y

transpiración tienen un efecto conjunto y difícilmente pueden ser separados (SCHODTER, 1985).

Bajo el concepto de evapotranspiración potencial se reconoce a la máxima altura posible de

evapotranspiración que se puede dar en una superficie bajo condiciones meteorológicas dadas.

(HOLTING, 1992). Por lo tanto, es el compendio de la evaporación desde el suelo y la transpiración de

las plantas, y está gobernada por:

- Factores meteorológicos

- Factor suelo

- Factor planta

Evapotranspiración potencial (ETP): es la máxima evapotranspiración posible bajo las condiciones

existentes, cuando el suelo está abundantemente provisto de agua (colmada su capacidad de campo) y

cubierto con una cobertura vegetal completa. Este parámetro se calcula.

Evapotranspiración real (ETR): es la evapotranspiración que ocurre en condiciones reales, teniendo

en cuenta que no siempre la cobertura vegetal es completa ni el suelo se encuentra en estado de

saturación. Este valor se mide, si bien hay fórmulas que permiten evaluarlo.

23

3.2. HIDROLOGÍA

Hidrología es la ciencia que trata las aguas sobre la tierra, su ocurrencia, circulación y distribución, sus

propiedades químicas y físicas y su reacción con el medio ambiente, incluyendo su relación con los

seres vivos. El dominio de la Hidrología abarca toda la historia de la vida del agua en la tierra.

(Consejo Federal de Ciencia y Tecnología establecido por el presidente de Estados Unidos en 1959).

La importancia y estudio de la Hidrología radica fundamentalmente en el planeamiento del uso de los

recursos hidráulicos, es decir ha pasado a ser elemento fundamental de los proyectos de ingeniería

relacionados con el suministro de agua, la disposición de aguas servidas, drenaje, protección contra la

acción de ríos y recreación.

La necesidad creciente de utilizar toda el agua disponible, aún en las regiones húmedas, y el aumento

en los costos para desarrollar nuevas fuentes de agua hacen necesario que ésta sea aprovechada con

menores costos y sin desperdicio. Esto no puede lograrse si no se utilizan sistemas de medición

adecuados.

3.3. BALANCE HÍDRICO

Se basa en el permanente movimiento o transferencia de las masas de agua, tanto de un punto del

planeta a otro, como entre sus diferentes estados (líquido, gaseoso y sólido), y está animado por dos

causas: La energía solar y la gravedad.

El agua en nuestra atmosfera, se mueve desde un depósito o reservorio a otro, a través de los diferentes

procesos entre los cuales tenemos: Evaporación, Condensación, Precipitación, Sedimentación,

Escorrentía, Infiltración, Sublimación, Transpiración, Fusión, y flujo de agua subterránea.

El conocimiento de la evaporación potencial de un lugar, del que se tienen registros de precipitación,

permite establecer su balance hídrico anual. En esta forma es posible conocer la cantidad de agua que

realmente se evapora desde el suelo y transpiran las plantas en ese lugar, la cantidad de agua

almacenada por el suelo y la que se pierde por derrame superficial y subterráneo.

En este estudio para el cálculo del balance hídrico se empleará el método de Thornthwaite que es el

más usado, y fue desarrollado a partir de datos de precipitación y temperatura para diversas cuencas de

drenaje. El resultado es básicamente una relación empírica entre la evapotranspiración potencial (ETP)

anteriormente descrita, y la temperatura del aire. A pesar de la simplicidad del método, funciona bien

para regiones húmedas, y zonas en las que se registran Temperaturas máximas y mínimas diarias.

(MONTANER, 1988).

24

La fórmula de Thornthwaite es la siguiente:

𝐸𝑇𝑃 = 16(10𝑇

𝐼)𝑎

Dónde:

ETP = evapotranspiración en mm.

I: índice calórico, constante para la región dada y es la suma de 12 índices mensuales i, donde i es

función de la temperatura media normal mensual:

𝑖 = (𝑡

5)1,514

T = temperatura media mensual (no normal) en ºC

a = exponente empírico, función de I

Estos cálculos ya normalizados y tabulados se encuentran sintetizados en una hoja de cálculo de Excel

proporcionada por el Ing. Rafael Alulema tutor de esta tesis, en la que se ingresa los valores de

precipitaciones y temperaturas medias mensuales. Una vez ingresados estos datos automáticamente se

generan graficas en las que se refleja los resultados a ser interpretados. (p.e. Figura 10).

Figura 10. Grafica resultante del balance hídrico por el método de Thornthwaite.

Fuente: Manzano Arellano Marisol 2008.

25

Estas gráficas nos permiten realizar un análisis de relación entre la precipitación, la evapotranspiración

potencial, y evapotranspiración real, para delimitar zonas de déficit, reposición y consumo de agua.

(p.e. Figura 11).

3.4. MÉTODOS PARA DETERMINAR LA RECARGA EN ACUÍFEROS

3.4.1. DEFINICIÓN DE RECARGA

La recarga se puede definir como la entrada de agua dentro de la zona saturada donde comienza a hacer

parte de las reservas subterráneas, esta entrada puede darse de dos maneras, por un movimiento

descendente del agua debido a las fuerzas de gravedad y luego de presentarse un movimiento

horizontal del flujo debido a las diferentes condiciones hidráulicas de las capas que constituyen el

perfil del suelo (Balek, 1988). Es importante prestar atención en la estimación de la recarga de los

acuíferos, ya que es necesario determinar la cantidad de agua que llega a ellos, su calidad, procedencia

y las zonas donde se presenta recarga o descarga del flujo subterráneo, por este motivo su

cuantificación es un aspecto incluido dentro de estudios referentes a los recursos de agua subterránea,

al transporte de contaminantes, a la subsidencia o al diseño de campos de pozos (Isaar y Passchier,

1990).

3.4.2. TIPOS DE RECARGA

La recarga a un acuífero puede darse naturalmente debido a la precipitación, a las aguas superficiales,

es decir, a través de ríos y lagos, o por medio de transferencias desde otras unidades hidrogeológicas o

acuíferos; pero también puede darse de manera artificial producto de actividades como la irrigación,

Figura 11. Zonas de déficit, reposición y consumo por el método de Thornthwaite.

Fuente: Manzano Arellano Marisol 2008.

26

fugas de redes de abastecimiento o por infiltraciones de embalses y depósitos (Balek, 1988; Custodio,

1997; Simmers, 1990; Lerner, 1990; Samper, 1997). Lerner (1990) propone una clasificación similar

pero un poco más completa sobre las fuentes de recarga (p.e. Figura 12).

Recarga directa o recarga difusa, proveniente del agua lluvia

Recarga concentrada o indirecta, producto de cauces permanentes, estacionales y efímeros

Flujos laterales, procedentes de otros acuíferos

Retorno de riegos, excesos de riegos o las pérdidas en los canales de distribución

Recarga Urbana, producto de fugas de redes de abastecimiento y redes de alcantarillado

Lerner (1990) y luego Simmers (1997) definen la recarga localizada como una categoría intermedia la

cual implica un movimiento horizontal del agua antes de que se dé el proceso de recarga. Es importante

saber que muchas de las técnicas existentes para determinar la recarga no cuantifican el valor real sino

que estiman la recarga potencial, este término fue introducido por Rushton en 1988 y se refiere al agua

que se infiltra pero que puede o no alcanzar el nivel freático (Scanlon et al., 2002; Rushton, 1988).

3.4.3. CLACIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS PARA ESTIMAR LA RECARGA

Figura 12. Recarga artificial y natural de un acuífero. Fuente: Procedente de U.S.

Geological Survay.

27

Algunos autores (Scanlon et al. 2002) consideran apropiado realizar una clasificación según la

procedencia de los datos que utiliza cada técnica incluyendo una clasificación secundaria donde los

métodos se subdividen en técnicas físicas, técnicas de trazadores y modelos numéricos; así, el primer

grupo incluye los métodos que toman datos del agua ubicada en la superficie, el segundo grupo está

constituido por las técnicas que utilizan los datos de la zona no saturada y finalmente el tercer grupo

reúne los métodos que utilizan los datos de la zona saturada. Otros autores como Lerner (1990) y

Samper (1997), utilizan otra clasificación para los diferentes métodos de estimación de la recarga

subterránea, y será la adoptada en este artículo:

- Medidas directas.

- Balance de Agua.

- Técnicas de Darcy.

- Técnicas de Trazadores.

- Métodos Empíricos.

Para el caso tipo del macrodeslizamiento Guarumales se utilizaron dos métodos para estimar la recarga

del acuífero presente en la zona, dichos métodos se detallan a continuación:

3.4.3.1. MÉTODO DE BALANCE DE AGUA

Para hacer el balance hídrico se aplica el principio de la conservación de masa a una cierta región de

volumen conocido (volumen de control), definida por unas condiciones de frontera, durante un período

de tiempo. La diferencia en las entradas y las salidas debe ser igual al cambio en el almacenamiento de

agua. La mayor parte de los métodos de balance de agua determinan la recarga a partir de los demás

componentes, este tipo de balances se puede hacer en la zona superficial, en la No saturada y en la

saturada (Samper F.J., 1997).

Hay diferentes expresiones para calcular la recarga a partir de un balance hídrico según el volumen de

control escogido y según las subdivisiones que se hagan a las entradas, salidas o cambios en el

almacenamiento. La expresión más sencilla puede ser:

𝑅 = 𝑃 − 𝐸𝑠 − 𝐸𝑇 − ∆𝑆

Siendo: R = recarga

P = precipitación

28

Es = escorrentía

ET = evapotranspiración

∆S = cambio en el almacenamiento

Esta ecuación es válida si se asume que la recarga es igual al flujo subterráneo o descarga y si se toma

la precipitación (P) como única entrada al sistema, luego de asumir que la divisoria de la cuenca

coincide con la divisoria de aguas subterráneas y por lo tanto no hay entrada de flujo desde acuíferos

vecinos (Freeze y Cherry, 1979).

3.4.3.2. AUMENTO DEL NIVEL FREÁTICO

El volumen almacenado producto de un aumento del nivel freático es igual a la recarga, luego de tener

en cuenta otros flujos de entrada y salida como pozos de bombeo y flujo entre acuíferos.

Este método es quizás el más utilizado para estimar la recarga. Entre sus ventajas, cabe citar su

sencillez e independencia respecto al mecanismo de desplazamiento del agua en la zona no saturada

(Healy y Cook, 2002).

La recarga se calcula utilizando la siguiente expresión:

𝑅 = 𝑆𝑦𝑑ℎ

𝑑𝑡= 𝑆𝑦

∆ℎ

∆𝑡

Donde:

Sy = rendimiento específico

h = altura del nivel freático

t = tiempo

La altura del nivel freático se determina mediante la construcción de pozos. El nivel freático medido en

un pozo de observación es representativo de un área de al menos varios metros cuadrados, por lo que

no corresponde a una medida puntual. Sin embargo, el método tiene sus limitaciones (Healy y Cook,

2002):

- Proporciona mejores resultados si se aplica para niveles freáticos superficiales.

- Los pozos deben localizarse de manera que los niveles freáticos sean representativos de

toda el área de recarga.

29

- El método no se puede tener en cuenta para recarga en condiciones estables.

- Identificar la causa de las fluctuaciones del nivel freático es un asunto complejo así como

calcular el valor del rendimiento específico.

30

3.4.3.3. SUPERÁVIT HÍDRICO O RECARGA POTENCIAL (SH)

El excedente de la lámina de agua precipitada en una cuenca respecto a la evapotranspiración real que

ocurre sobre esa misma superficie, define al Superávit Hídrico. Este valor brinda una idea general de la

cantidad de agua disponible para escurrimiento superficial e infiltración, es decir que representa al

volumen potencial de recarga a los reservorios subterráneos.

𝑃 − 𝐸𝑣𝑝 = 𝐼 + 𝑅

Según Turc (1954):

𝑅 = 𝑃 (1 − (0,9 +𝑃2

𝐿2)−0,5

Evp = Evapotranspiración.

I = Infiltración

R = recarga potencial anual promedio = Superávit Hídrico.

P = Precipitación en mm/año.

L = Poder evaporante de la atmósfera 𝐿 = 300 + 25 𝑡 + 0,05 𝑡2

t = temperatura media anual en ºC.

Cuando la recarga potencial se estima o se calcula a partir de la fórmula del balance hídrico y en donde

se han obtenido los datos de precipitación y evapotranspiración media con cierto grado de certeza, el

superávit hídrico así obtenido representa una idea bastante cercana a la realidad. Sin embargo, se debe

tener cuidado y manejar con cautela el cálculo de la recarga a partir de fórmulas empíricas ya que

pueden obtenerse valores sesgados que están o pueden estar fuertemente controlados e influenciados

por los datos primarios y, especialmente, por las condiciones climáticas propias de una región en

particular.

3.5. HIDROGEOLOGÍA

“La hidrogeología es la ciencia que estudia el origen y la formación de las aguas subterráneas, las

formas de yacimiento, su difusión, movimiento, régimen y reservas, su interacción con los suelos y

rocas, su estado (líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas, bacteriológicas y

radiactivas), así como las condiciones que determinan las medidas de su aprovechamiento, regulación y

evacuación”. (Mijailov, L., 1985, Hidrogeología. Editorial Mir. Moscú, Rusia. 285 pp.)

31

Los estudios hidrogeológicos son de especial interés no solo para la provisión de agua a la población

sino también para entender el ciclo vital de ciertos elementos químicos, como así también para evaluar

el ciclo de las sustancias contaminantes, su movilidad, dispersión y la manera en que afectan al medio

ambiente, por lo que esta especialidad se ha convertido en una ciencia básica para la evaluación de

sistemas ambientales complejos.

El abordaje de las cuestiones hidrogeológicas abarcan: la evaluación de las condiciones climáticas de

una región, su régimen pluviométrico, la composición química del agua, las características de las rocas

como permeabilidad, porosidad, fisuración, su composición química, los rasgos geológicos,

estructurales y geotectónicos, es así que la investigación hidrogeológica implica, entre otras, tres

temáticas principales:

- Estudio de las relaciones entre la geología y las aguas subterráneas.

- Estudio de los procesos que rigen los movimientos de las aguas subterráneas en el interior

de las rocas y de los sedimentos;

- Estudio de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica e hidrogeoquímica).

La Hidrogeología es una ciencia interdisciplinaria y por ende, para su caracterización se requiere de

una secuencia de trabajos con aplicación y utilización de herramientas y métodos afines como los que

se describen a continuación:

3.4.1. MÉTODOS GEOLÓGICOS

La cartografía geológica de superficie brinda información sobre la composición litológica de las

formaciones y las características estructurales de los afloramientos. Con frecuencia se preparan mapas

geológicos interpretados desde un punto de vista hidrogeológico, que identifican y separan

formaciones permeables, de otras poco o muy poco permeables, por lo cual, con mayor o menor

precisión, se han dado límites a las principales unidades hidrogeológicas.

En primer lugar se deben cartografiar las distintas unidades litológicas, prestando especial atención a

sus propiedades como acuíferos, donde la porosidad en cierto grado refleja la cantidad de agua que

puede almacenar el acuífero, mientras que la permeabilidad condiciona la facilidad con que pueda

extraerse.

Los perfiles geológicos del subsuelo que suelen acompañar la cartografía, facilitan la visión adecuada

de la geometría y acuñamiento de los acuíferos; permiten deducir el tipo de acuífero, su configuración,

32

posible volumen de agua almacenada y la ubicación de investigaciones (SEV) y futuras perforaciones

en los sitios más prospectivos que recomiende la interpretación de la geofísica.

3.5. MODELAMIENTO HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL

Los modelos hidrogeológicos conceptuales son representaciones físicas o numéricas de un sistema

hidrogeológico real. Esto permite observar a escala el comportamiento hidrogeológico de un acuífero

como herramienta de la investigación hidrogeológica, la cual se fundamenta con información

proveniente del campo y el laboratorio. La relación directa entre la información proveniente de estas

fuentes y los modelos asistidos por ordenador, se basa en sus características espaciales definiendo un

grupo de geo datos del área objeto de interés.

Los modelos hidrogeológicos conceptuales pueden ser representaciones en dos o tres dimensiones de

las condiciones estáticas y dinámicas de sistemas hidrogeológicos (p.e. Figura 13). Esta representación

incluye características tales como la geometría de los acuíferos, delimitación de unidades

hidrogeológicas de acuerdo con sus posibilidades de almacenar y transmitir agua, características

hidráulicas de los acuíferos, posición de los niveles piezométricos, condiciones del flujo de las aguas

subterráneas y su relación con los componentes del ciclo hidrológico, características hidroquímicas y

eventualmente isotópicas y delimitación de zonas de recarga, tránsito y descarga.

En términos generales, sintetiza las condiciones básicas del estado y dinámica de las aguas subterránea

en el subsuelo y sus relaciones con los cuerpos de agua superficial y los aportes atmosféricos. Se

realiza con base en el análisis e interpretación de información geológica, hidrológica, hidráulica,

hidroquímica e isotópica y permite tener una visión del comportamiento de los acuíferos o sistemas

acuíferos de un área dada a la escala deseada.

Se debe tomar en cuenta varios aspectos o componentes para desarrollar un modelo hidrogeológico

conceptual:

Modelo Geológico Básico:

- Descripción geológica

- Unidades geológicas

- Unidades hidrogeológicas

- Corte Hidrogeológico

- Mapa Geológico

- Mapa Hidrogeológico

33

Modelo Hidrológico

- Precipitación

- ETP (Evapotranspiración potencial)

- Infiltración

- Recarga

- Condiciones de flujo

- Inventario Puntos de agua

Gracias al modelamiento hidrogeológico del acuífero se podrá determinar la naturaleza del mismo

determinando factores como líneas de flujo subterráneas, fronteras del acuífero, límite de la cuenca,

recarga del mismo, escorrentía superficial, unidades hidrogeológicas para poder determinar

posteriormente la dinámica del mismo.

Figura 13. Modelo conceptual hidrogeológico del acuífero Nimboyones. Fuente:

Revista Geológica de América Central.

34

CAPITULO IV

4. MARCO METODOLÓGICO

4.1. RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA

Para el desarrollo del presente trabajo, se realizó una recopilación de información de trabajos previos

ejecutados en el área de Guarumales disponibles en la base de datos de La Unidad de Negocios

Hidropaute – CELEC E.P., entidad técnico – científica responsable de la generación y distribución de

energía eléctrica a todo el país y de la normal operación del Complejo Hidroeléctrico Paute Integral en

el Ecuador. Toda esta información recopilada sirvió como base para el desarrollo del presente

proyecto.

4.2. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE INFORMACIÓN METEOROLÓGICA

Con datos de precipitación y temperatura provenientes de la estación meteorológica ubicada en la parte

alta del macrodeslizamiento Guarumales en el sector de la planta de tratamiento de agua potable, dicha

estación es de propiedad de CELEC E.P. se procedió al procesamiento de los mismos para un análisis

multitemporal realizando una comparación de las precipitaciones medias mensuales desde el año 2011,

hasta junio de 2016 con mapas de temperatura y precipitación, cabe recalcar que la precipitación y la

temperatura no va a variar significativamente por la superficie de investigación del proyecto.

4.3. BALANCE HÍDRICO

Adicionalmente con los datos de la estación meteorológica se calculó el balance hídrico el cual nos

permitió determinar épocas de déficit, exceso y consumo del recurso hídrico y además obtener datos de

la evapotranspiración determinando la cantidad de agua que realmente se evapora desde el suelo y

transpiran las plantas en ese lugar, la cantidad de agua almacenada por el suelo y la que se pierde por

derrame superficial y subterráneo.

En este estudio para el cálculo del balance hídrico se utilizó el método de Thornthwaite que es el más

usado, y fue desarrollado a partir de datos de precipitación y temperatura para diversas cuencas de

drenaje, siendo el más viable para el desarrollo del presente proyecto de investigación.

4.4. CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA

Para la caracterización hidrogeológica se elaboró mapas piezométricos desde el año 2011 al 2016 para

tener un esquema más claro de la dinámica del acuífero. En el macro – deslizamiento Guarumales se

hace lectura del nivel piezométrico a través de pozos e inclinométricos con el objetivo de monitorear el

35

comportamiento de la masa de agua que se encuentra en movimiento bajo el macro – deslizamiento.

Los piezómetros instalados son de tipo “Casa Grande”, donde tres de los cuales son dobles, es decir,

miden las variaciones del nivel piezométrico de dos cuerpos de agua subterránea.

Con la ayuda de 29 drenes que captan las aguas de filtración con el objetivo de aliviar el peso de la

masa de suelo en todo el macro – deslizamiento producto del agua que se infiltra por medio de las

quebradas y lluvias en la zona. Se determinó valores de descarga teniendo así un contexto más claro de

la dinámica de flujo del agua subterránea.

Finalmente para tener un mejor entendimiento de la geología de subsuelo y para determinar unidades

hidrogeológicas, e identificar los niveles saturados de agua se ha realizado una correlación de registros

de perforación, ubicados dentro de la zona de Guarumales.

4.5. CÁLCULO DE LA RECARGA

Para el cálculo de la recarga se emplearan dos métodos para corroborar los resultados, el primer

método para calcular la recarga se denomina Método de Balance de Agua el cual emplea valores de

precipitación que serán tomados de la estación meteorológica, evapotranspiración y cambio en el

almacenamiento los cuales se obtendrán mediante el balance hídrico y la escorrentía que se la calculo.

El segundo método utilizado será el método de Aumento en el Nivel Freático el cual utiliza dato

teórico de rendimiento específico y datos obtenidos de sondeos que se realizaron en el

macrodeslizamiento de Guarumales como diferencias en las alturas de los niveles freáticos y el

intervalo de tiempo de donde se toma la variación del nivel freático.

Finalmente el tercer método utilizado es el método de Turc que toma en cuenta únicamente datos de

temperatura y precipitación.

4.6. MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL

Para el procesamiento del modelo hidrogeológico conceptual se utilizó el software SURFER que es un

paquete de modelado de superficie y modelado de contorno y visualización 3D. SURFER se utiliza

extensivamente para el modelado del terreno, la visualización del paisaje, el análisis superficial, la

cartografía del contorno, la cartografía de la superficie 3D y para el presente caso se utilizara para

generar un modelo conceptual hidrogeológico en 3D. La información base para elaborar el modelo será

las columnas estratigráficas elaboradas a base de registro de perforación de pozos en el

macrodeslizamiento Guarumales.

36

CAPITULO V

5. PRESENTACIÓN DE DATOS

5.1. HIDROMETEOROLÓGIA

5.1.1. PRECIPITACIÓN

Se dispone de registros pluviométricos de más de 10 años, para el caso del presente estudio se

utilizarán datos desde el año 2011 hasta el 2016 únicamente de la estación meteorológica ubicada en el

macrodeslizamiento Guarumales debido a la cercanía de la misma. Para determinar le precipitación

media mensual se realizó un análisis geo estadístico ya que la variación de precipitación en el área de

estudio es mínima o nula y solo se tiene datos de una estación (p.e. figura 14). Los hietogramas de cada

año del periodo analizado con sus respectivas precipitaciones medias se pueden apreciar en el Anexo 1.

La precipitación media anual de la estación meteorológica de Guarumales en el periodo comprendido

entre el 2011 al 2016 se muestra en la siguiente tabla (p.e. Tabla 4). Se han elaborado hietogramas para

cada año con datos de precipitación media mensual de la estación meteorológica (p.e. figura 15).

CUENCA/SUB

CUENCA NOMBRE

ELEVACIÓN

(m) LONGITUD LATITUD

PRECIPITACIÓN

(mm)

Micro cuenca

de Guarumales Guarumales 1747 777978,998 9714039,867 3167,60

Figura 14. BLOXPOT: Variación pluviometría media mensual, período enero 2011

– diciembre 2016. Fuente: Autor.

Tabla 4. Estación Guarumales precipitación media anual. CELEC EP. Fuente: Autor

37

Figura 15. Hietogramas (precipitación mensual) Estación Meteorológica

Guarumales. CELEC E.P. Fuente: Autor.

38

Los hietogramas correspondientes para en intervalo de tiempo comprendido entre el año 2011 – 2016

de la estación meteorológica, muestran que en la zona existe un alta pluviosidad que con el paso de los

años ha tenido una leve variación evidenciando una tendencia unificada teniendo así en los meses

comprendidos entre abril y agosto una elevación en la pluviosidad.

Realizando una comparación de las precipitaciones medias mensuales desde el año 2011 hasta

diciembre del 2016, se tiene que en el año 2014 se registra la precipitación media mensual más baja

con 210.05 mm/mes en relación al período de estudio; además se identificó que a partir de este año las

precipitaciones presentan una leve tendencia de aumento, ya que la precipitación media mensual más

alta se registra en el año 2016 con 257.00 mm/mes.

Las precipitaciones medias mensuales, se observa que han existido periodos de intensa pluviosidad

específicamente en los meses de julio-2011 (567,90 mm), abril-2015 (544,80 mm), presentando

precipitaciones entre 500 y 600 mm/mes aproximadamente, tal es el caso del mes de junio de 2016

donde se registra un pico de 598.20 mm (p.e. Figura 16).

Figura 16. Histograma de pluviometría media mensual, período 2011 – junio 2016.

Fuente: Autor.

39

5.1.1.2. PRECIPITACIÓN MEDIA

Con los datos de precipitación recolectados de la estación meteorológica, se elaboró un mapa de

isoyetas (p.e. Figura 17), el cual nos indica que la precipitación en la zona del macrodeslizamiento es

homogénea con respecto a su área, no obstante varia en el tiempo teniendo un valor de precipitación

media multi-anual de 3250 mm/año entre el 2011-2016, presentando el valor máximo en el año 2015

con una media anual de 3577 mm y el valor mínimo en el año 2014 con una media anual de 2825 mm.

El cálculo de la precipitación media multi-mensual del macrodeslizamiento de Guarumales se realizó

con datos de precipitación mensual en los meses comprendidos entre los años 2011 - 2016, datos del

área que comprende el macrodeslizamiento y la media multi anual se presentan a continuación: (p.e.

Tabla 5).

Polígono Microcuenca Área (km2) Isoyetas Precipitación Media

multi-anual

1 Guarumales 1,69 3250,70 3250,70

Figura 17. Mapa de precipitación media multi-anual para el macrodeslizamiento

Guarumales. Fuente: Autor.

Tabla 5. Datos de precipitación y superficie para la micro cuenca Guarumales. Fuente: Autor.

40

MEDIA MENSUAL DE 2011-2016

MES ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

PREP. 183.1 188.1 257.5 358.7 354.4 378.9 419.8 231.1 208.7 207.3 194.5 268.8

Se puede observar que existe una variación en la precipitación multi-mensual (p.e. Tabla 6) en el lapso

comprendido entre los año 2011-2016 presentando la época de mayor precipitación media multi-

mensual entre los meses de abril y julio con un valor máximo de 419.8 mm en el mes de julio y un

mínimo de 183.03 mm en el mes de enero.

5.1.2. TEMPERATURA

El análisis de la temperatura que influye en el área del macrodeslizamiento Guarumales será

determinado al igual que el análisis de la precipitación por medio de la estación meteorológica ubicada

en el campamento de Guarumales. A continuación se muestra el dato de temperatura media anual (p.e.

Tabla 7 y Figura 18).

La estación meteorológica está ubicada dentro del área que comprende el macrodeslizamiento y se usó

como referencia para toda la zona debido a la cercanía que ésta tiene con respecto al área de estudio,

además que la variación de temperatura es mínima en toda la zona por la extensión de la misma. (p.e.

Figura 19).

MICROCUENCA NOMBRE ELEVACIÓN

(m)

LONGITUD LATITUD TEMPERATURA

(°)

Guarumales Guarumales 1747 777978,998 9714039,867 17,67

Tabla 7. Datos de precipitación y superficie para la micro cuenca Guarumales. Fuente: Autor.

Tabla 6. Datos de precipitación media multi-mensual para el macrodeslizamiento de Guarumales.

Fuente: Autor.

41

A través del mapa de isotermas generado para el área de estudio, se puede apreciar como la

temperatura permanece constante a lo largo de toda el área del macro deslizamiento con un valor de

15,87 °C como media anual para el lapso comprendido entre el 2011-2016, la variación de la media

Figura 18. Temperatura mensual media para el área del macrodeslizamiento para

el año del 2016. Fuente: Autor.

Figura 19. Mapa temperatura media mensual para el macrodeslizamiento


42

anual se mantiene en el valor de 15° exceptuando el año 2016 en el cual presenta una media multi-

anual de 17.6°. En el caso de la media mensual para el 2011 al 2016 nos indica que el mes de mayor

temperatura es el mes de noviembre con una temperatura media mensual máxima de 17.39 °C y una

temperatura mínima de 14.18 para julio.

5.1.3. BALANCE HÍDRICO

El cálculo del balance hídrico se lo realizó tomando los datos de precipitación y temperatura de la

estación de Guarumales, ya que es la única estación cerca del área de estudio y que tiene datos de

precipitación media; la temperatura asumiendo que permanece constante en toda el área del

macrodeslizamiento de Guarumales. La tabla con el cálculo completo y las respectivas gráficas se las

puede observar en el Anexo 2.

Las curvas del balance hídrico de la estación Guarumales permiten corroborar que los meses con

mayores precipitaciones se encuentran entre los meses de marzo a agosto, teniendo un excedente de

agua considerablemente alto durante todo el año con un valor relativamente mínimo de 124,00 mm

para el mes de enero y un pico máximo de 369,8 mm para el mes de julio. En los meses

complementarios debido a que las curvas de ETP (evapotranspiración potencial) con la ETR

(evapotranspiración real) son iguales no existe épocas de déficit y consumo existe un exceso de recurso

hídrico bien marcado todo el año (p.e. Tabla 8 y Figura 20). También se pudo determinar que el

porcentaje de almacenamiento 36,9% con un valor de almacenamiento de 1200 mm al año.

ESTACION: GURUMALES

PERIODO: 2011-2016

UBICACIÓN: LATITUD: 9714039,457 LONGITUD: 777978,99

ELEVACIÓN: 1747 msnm

PARÁMEROS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

TEMPERATURA 15,7 15,5 16,0 16,2 16,1 14,7 14,2 15,1 16,2 17,1 17,4 16,4

ETP 59,0 57,0 60,0 62,0 61,0 53,0 50,0 55,0 62,0 67,0 69,0 63,0

Precipitacion 183,0 188,0 257,5 358,7 354,4 378,9 419,8 231,1 208,8 207,3 194,5 268,9

( P-ETP ) 124,0 131,0 197,5 296,7 293,4 325,9 369,8 176,1 146,8 140,3 125,5 205,9

Sum ( P-ETP ) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Almacenamiento. 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

Var. de Alm. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Evapot. Real 59,0 57,0 60,0 62,0 61,0 53,0 50,0 55,0 62,0 67,0 69,0 63,0

Def. de Agua 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Exceso de Agua 124,0 131,0 197,5 296,7 293,4 325,9 369,8 176,1 146,8 140,3 125,5 205,9

Escurri.Total 113,5 122,3 159,9 228,3 260,8 293,4 331,6 253,8 200,3 170,3 147,9 176,9

Tabla 8. Calculo del balance hídrico de la estación Guarumales para el periodo comprendido

entre el año 2011-2016. Fuente: Autor.

43

Para corroborar el cálculo de la evapotranspiración real por el método de Thornthwaite se ha utilizado

otro método el cual es denominado método de Turc el cual toma en cuenta datos de precipitación y

temperatura media anual el cálculo realizado se lo detalla a continuación:

𝐸𝑇𝑅 =𝑃𝑚

√0,9 +𝑃2

𝐿2

Dónde: Pm (Preciptación media anual); L (Factor calculado).

𝐸𝑇𝑅 =3250

√0,9 +3250,692

898,482

𝑬𝑻𝑹 = 𝟖𝟔𝟗, 𝟏𝟕 𝒎𝒎

𝐿 = 300 + 25𝑡 + 0,05𝑡3; Donde: t (temperatura media)

𝐿 = 300 + 25(15,9) + 0,05(15,9)3

𝐿 = 898,48

Figura 20. Gráfica del balance hídrico para la estación de Guarumales. Fuente:

Autor.

44

Además, utilizando los resultados obtenidos de escorrentía real, precipitación media y balance hídrico

se ha calculado la infiltración de agua que se genera en la zona de estudio.

A continuación se presenta el cálculo de la infiltración para la microcuenca de Guarumales con los

datos obtenidos de evapotranspiración de la estación meteorológica ubicada en el campamento

Guarumales, por encontrarse cubriendo toda la microcuenca en mención.

𝑃𝑚 = 𝐸𝑠𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡í𝑎 + 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 + 𝐼𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝐼𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑃𝑚 − 𝐸𝑠𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑛𝑡í𝑎 − 𝐸𝑣𝑎𝑝𝑜𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝐼𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 3250,69 𝑚𝑚

𝑎ñ𝑜− 673,88

𝑚𝑚

𝑎ñ𝑜− 718

𝑚𝑚

𝑎ñ𝑜

𝑰𝒏𝒇𝒊𝒍𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 = 𝟏𝟖𝟓𝟖, 𝟖𝟏𝒎𝒎

𝒂ñ𝒐

5.1.4. CÁLCULO DE RECARGA DEL AGUA SUBTERRANEA

5.1.4.1. MÉTODO DE BALANCE DE AGUA

Para el cálculo de la recarga se ha utilizado datos de aforo de las tres principales quebradas ubicadas en

la zona del macrodeslizamiento Guarumales para realizar el cálculo de la escorrentía real, dichos datos

de caudales se tomaron de la tesis que tienen como tema “CARACTERIZACIÓN HIDROLÓGICA DEL

MACRODESLIZAMIENTO GUARUMALES; Andrea Cordero, Natalia Peñafiel; 2017 dichos datos se

aprecian en el Anexo 3; para el cálculo de la escorrentía real se promediaron los datos de aforo para las

tres principales quebradas ubicadas en el sector de Guarumales para determinar el cálculo de la

escorrentía que se detalla a continuación:

𝐸𝑠 (𝑚𝑚) = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 (𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠)

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 (𝑚2)

𝐸𝑠 (𝑚𝑚) =1138870,08 𝑚3

1000 𝐿

1𝑚3

1690000 𝑚2

𝐸𝑠 (𝑚𝑚) = 673,88 𝑚𝑚/𝑎ñ𝑜

Con el valor de la escorrentía real junto con los datos de precipitación, evapotranspiración y cambios

en el almacenamiento se procedió al cálculo de la recarga del acuífero mediante el método de Balance

de Agua. El cálculo se detalla a continuación:

45

𝑅 = 𝑃 − 𝐸𝑠 − 𝐸𝑇 − ∆𝑠

Dónde: R (recarga), P (precipitación media), Es (escorrentía), ET (Evapotranspiración real), ∆𝑠

(Almacenamiento).

𝑅 = 3250,69 𝑚𝑚 − 673,88 𝑚𝑚 − 718 𝑚𝑚 − 1200 𝑚𝑚

𝑹 = 𝟔𝟓𝟖, 𝟖𝟏 𝒎𝒎

𝒂ñ𝒐

5.1.4.2. MÉTODO DE AUMENTO EN EL NIVEL FREÁTICO

Para el cálculo de la recarga por el método de aumento del nivel freático se tomara datos de

rendimiento específico teórico que se detallan en la siguiente tabla (p.e. Tabla 9), ya que se tiene una

matriz limo arenosa en el coluvial se tomara el valor correspondiente al comportamiento de la matriz.

MATERIAL POROSIDAD (%) RENDIMIENTO

ESPECÍFICO (%)

Arcilla 45 3

Limo arenoso 48 35

Arena 34 25

Grava 25 22

Gravilla 20 16

Gravilla con arena 15 8

Arenisca 5 2

Caliza, pizarra 1 0,5

Dicho valor se aplicó en la fórmula para calcular el valor de la recarga con datos de los pozos ubicados

en la zona de recarga en la parte superior del macrodeslizamiento. Los pozos que se encuentran en la

zona de recarga PP-2 (A), PEG-3 y PP-4 (A), el cálculo de la recarga para cada pozo se realizará a

continuación:

PP-2 (A):

𝑅 = 𝑆𝑦 ∗∆ℎ

∆𝑡

Tabla 9. Clasificación de las clases texturales del suelo de acuerdo con el Departamento de

Agricultura de los Estados Unidos; así como las porosidades efectivas y conductividades

hidráulicas de las 12 clases texturales. Fuente: Charbeneau, 2000 y Bedient et al., 1994.

46

Dónde: Sy (rendimiento específico), ∆ℎ (Variación del nivel freático), ∆𝑡 (Intervalo de tiempo).

𝑅 = 0,35 ∗(2,7)𝑚

1𝑎ñ𝑜

𝑹 = 𝟎, 𝟗𝟓 𝒎

𝒂ñ𝒐

𝑹 = 𝟗𝟒𝟓 𝒎𝒎

𝒂ñ𝒐

PEG – 3:


∆𝑡

𝑅 = 0,35 ∗(1,74)𝑚

1𝑎ñ𝑜

𝑹 = 𝟎, 𝟔𝟏 𝒎

𝒂ñ𝒐

𝑹 = 𝟔𝟏𝟎 𝒎𝒎

𝒂ñ𝒐

PP-4 (A):


∆𝑡

𝑅 = 0,35 ∗(2,21)𝑚

1𝑎ñ𝑜

𝑹 = 𝟎, 𝟕𝟕𝟑𝟓𝒎

𝒂ñ𝒐

𝑹 = 𝟕𝟕𝟑, 𝟓 𝒎𝒎

𝒂ñ𝒐

El promedio del valor de la recarga para los pozos ubicados en esta zona es de 776,16 mm/año.

5.1.4.3. SUPERÁVIT HÍDRICO O RECARGA POTENCIAL (SH)

Los datos de evapotranspiración real se los tomo del balance hídrico. Este valor brinda una idea general

de la cantidad de agua disponible para escurrimiento superficial e infiltración, es decir que representa

al volumen potencial de recarga a los reservorios subterráneos.

47

𝑃 − 𝐸𝑣𝑝 = 𝐼 + 𝑅

𝑅 = 𝑃 − 𝐸𝑣𝑝 − 𝐼

Recarga = Precipitación media – Evapotranspiración - Infiltración

𝑅 = 3250,69 − 718 − 1858,81

𝑹 = 𝟔𝟕𝟑, 𝟖𝟖 𝒎𝒎

𝒂ñ𝒐

5.2. HIDROGEOLOGÍA

5.2.1. GEOLOGÍA LOCAL DE GUARUMALES

La geología local de la zona se ha definido en base a los datos de pozos perforados y afloramientos

presentes en toda el área comprendida por el macrodeslizamiento de Guarumales. Con lo cual se

generó un mapa de la geología local del lugar.

Se han definido tres unidades litoestratigráfica en la zona del macrodeslizamiento de Guarumales en

base a la información disponible recopilada y en el recorrido realizado por el sector, dichas unidades se

observan en el mapa geológico generado. (p.e. Figura 21).

El río Paute es alimentado por ríos secundarios, lluvia propia de la cuenca y aguas subterráneas. La

velocidad que tiene el río, así como la dirección de un gran eje sinclinal que sigue, son las causantes de

la erosión en el mismo y con esto los deslizamientos permanentes (Cevallos Andrade, 2010).

El perfil longitudinal del río es irregular y en algunas áreas decrece debido a la fuerza fluvial poco

erosiva y al terraplén del sistema de drenaje que se tiene de acuerdo a los eventos tectónicos y la

presencia de granodioritas (rocas resistentes y de difícil ruptura) (Urgilez Vinueza, 2016).

48

El macro deslizamiento Guarumales se encuentra formando una microcuenca de depósitos coluviales,

escombros de un paleodeslizamiento afectado por la erosión del río Paute y la acumulación de agua

que viene desde el área de recarga ubicada sobre el campamento Guarumales INECEL (López, 1995).

Las condiciones climáticas húmedo-tropicales favorecen en el desarrollo del desgaste de suelos

arcillosos, lo que produce una deformación plástica permanente del depósito coluvial (Urgilez

Vinueza, 2016).

Unidad 1.- Depósito aluvial perteneciente a la cuenca del río Paute se localiza en la parte baja

del macrodeslizamiento, está compuesto de bloques métricos polilíticos redondeados a

subredondeados.

Unidad 2.- Depósito coluvial el cual comprende la mayoría de área de macrodeslizamiento

compuesto principalmente de bloques en algunos sectores de grandes dimensiones de esquistos

cuarzo sericiticos, esquistos cloríticos y rocas meta volcánicas, dicha unidad presenta un

Figura 21. Geología local del macrodeslizamiento Guarumales. Fuente: Autor.

49

espesor promedio de 80 m en algunos sectores el espesor de esta unidad aumenta. Es producto

de la meteorización de rocas foliadas dando como resultado potentes suelos residuales y

coluviones gruesos de matriz limo-arcillosa de baja compactación.

Unidad 3.- Basamento metamórfico de edad Jurásica perteneciente al terreno Ala

(LITHERLAND Y ZAMORA, 1991) compuesto de intercalaciones entre esquistos sericiticos,

esquistos grafíticos, esquistos cuarzo sericíticos y rocas meta volcánicas.

En general, el material metavolcánico compuesto de rocas verdes poco foliadas son de elevada

resistencia y se presentan poco fracturadas, en tanto los bloques y material metamórfico

particularmente los esquistos grafitosos, esquistos verdes y esquistos cuarzo sericiticos se encuentran

fuertemente plegados y fracturados. En la cobertura predomina material residual producto de la

denudación del macizo metamórfico. (p.e. Figura 22).

N: 9714500 E: 777400

Afloramiento de bloques métricos de rocas

metamórficas ubicado al frente del

helipuerto

N: 9714744 E: 778157

Esquisto Cuarzo Sericítico – Quebrada junto

NE de la escuela Daniel Palacios

Figura 22. Afloramientos ubicados dentro del campamento Guarumales. Fuente:

Autor.

50

5.2.2. CORRELACIONES ESTRATIGRÁFICAS

Para tener un mejor entendimiento de la geología de subsuelo, e identificar los niveles saturados de

agua se han realizado tres perfiles geológicos, ubicados dentro de la zona del macrodeslizamiento de

Guarumales; para la disposición de cada línea de corte se ha considerado las líneas de flujo del mapa

piezométrico y la disposición de las isopiezas del mismo, teniendo en cuenta los pozos en donde se ha

registrado niveles de agua.

Los tres cortes geológicos realizados pueden ser apreciados en el Anexo 4. La ubicación de las tres

líneas de corte se muestra en el mapa geológico adjunto. (p.e. Figura 23).

Una vez obtenidos las potencias del acuífero mediante el mapa piezométrico y la potencia del nivel de

agua se calculó del caudal del flujo subterráneo aplicando la ley de Darcy para acuíferos, el coeficiente

de permeabilidad que se va a utilizar es teórico y se puede observar en la figura adjunta. (p.e. Tabla

10).

Figura 23. Ubicación de secciones transversales en el mapa de geología local.

Fuente: Autor.

51

LITOLOGÍA COEFIECIENTE DE PERMEABILIDAD K

Arcilla limosa 0.05-0,2

Limo 0,2-5

Limo arenoso 5-20

Arena limosa 20-50

Arena muy fina 50-200

Arena fina 200-500

Arena fina a media 500-1000

Para el cálculo de la velocidad del flujo se empleó la siguiente formula, en donde hay que tomar en

cuenta que la porosidad que va a utilizar es teórica. (p.e. Tabla 11).

Tabla 10. Tabla de permeabilidades teóricas según el tipo de textura de la matriz. Fuente:

Charbeneau, 2000 y Bedient et al., 1994.

52

Litología Porosidad Total Porosidad Eficaz

Arcillas 40 a 60 0 a 5

Limos 35 a 50 3 a 19

Arenas finas, arenas limosas 20 a 50 10 a 28

Arena gruesa 21 a 50 22 a 35

Grava 25 a 40 13 a 26

Arenisca 5 a 35 0,5 a 10

Calizas, Dolomías 5 a 50 5 a 40

Rocas ígneas sin fracturar 0,01 a 1 0,0005

Rocas ígneas fracturadas 1 a 10 0,00005 a 0,01

Calculo del caudal y velocidad del agua subterránea en el acuífero ubicado en el macrodeslizamiento

de Guarumales, el cálculo del área se la realizó en base a una sección transversal del

macrodeslizamiento (p.e. Figura 24).

Gracias al corte transversal se determinó el área promedio del acuífero (24.500 𝑚2) para ser utilizada

en el cálculo del caudal que se muestra a continuación:

𝑄 = 𝑘𝐴(∆ℎ

∆𝐼)

Dónde: k (porosidad efectiva), A (área de sección), ∆ℎ (diferencia nivel piezométrico), ∆𝐼 (distancia

entre pozos).

Tabla 11. Tabla de porosidad teórica según el tipo de roca. Fuente: Charbeneau, 2000 y Bedient

et al., 1994.

Figura 24. Corte transversal del acuífero que influye en el macrodeslizamiento de


53

𝑄 = 5𝑚

𝑑í𝑎∗ 24.500𝑚2(

82,98𝑚

273,76 𝑚)

𝑸 = 𝟑𝟕𝟏𝟑𝟏, 𝟒𝟓 𝒎𝟑

𝒅í𝒂

𝑣 =𝑄

𝐴; 𝑉 =

37131,45𝑚3

𝑑í𝑎

24500𝑚2

𝑽 = 𝟏, 𝟓𝟐 𝒎

𝒅í𝒂

La velocidad de aparente o de Darcy tiene un valor de 1,52 m/día la cual dividida para la porosidad

efectiva teórica del material de la matriz se obtiene la velocidad de flujo real del acuífero.

𝑣 =𝑉

∅; 𝑣 =

1,52 𝑚

𝑑í𝑎

0,19

𝑽 = 𝟕, 𝟗 𝒎

𝒅í𝒂

5.2.3. MAPAS PIEZOMÉTRICOS

Se realizaron mapas piezométricos anuales para el período octubre 2011- diciembre 2016. En la

elaboración de los mapas piezométricos se utilizaron 19 puntos de control, que se encuentran

distribuidos en todo el campamento Guarumales (p.e. Tabla 12 y Figura 25). Su comportamiento

cronológico se puede observar en el Anexo 5.

POZO X YCOTA

(m.s.n.m.)

PROFUNDIDAD

(m)

NPZ_2016

(m.s.n.m.)

PP 1 777410.86 9714926.02 1405 53.5 1369.35

PI 1 777414.67 9714925.67 1405 58.05 1369.44

PI 8 777401.63 9714806.12 1407 70.6 1351.96

PPG 1 777437.05 9714729.88 1474.42 75.7 1420.14

PI 7 777363.65 9714687.49 1474 100 1441.1

PPG 4 777261.27 9714470.26 1520.03 99.9 1480.56

PI 2 777550.09 9714810.75 1472.48 51.15 1412.77

PI 3 777770.06 9714767.48 1555.13 89.65 1475.43

PP 2 777836.9 9714830.16 1583.18 77.65 1550.68

PI 5 777998.86 9714803.11 1569 50 1534.46

PI 6 778127.48 9714692.98 1609.66 67.1 1551.51

PPG 3 778003.69 9714624.25 1607.44 87.6 1550.9

PPG 2 778024.38 9714408.38 1659.07 102.85 1612.27

PP 4 777921.43 9714126.38 1707.53 90 1669.53

UBICACIÓN DE POZOS EN GUARUMALES

Tabla 12. Tabla de instrumentación ubicada en el macrodeslizamiento Guarumales y utilizada

para el desarrollo de mapas piezométricos. Fuente: Autor.

54

En el mapa piezométrico se determinó la zona recarga que está ubicada en la parte alta del

macrodeslizamiento y tiene un área de 41,47 hectáreas (0,4147 𝑘𝑚2), se ubica en el sector SE de

Guarumales donde presenta cotas topográficas de 1700 m.s.n.m. aproximadamente, la zona de descarga

se ubica en la zona NO hacia el río Paute en la parte baja del macrodeslizamiento donde existen cotas

de 1320 m.s.n.m. (p.e. Figura 26).

Las isopiezas de los mapas piezométricos con el paso del tiempo, tuvieron una ligera rotación en la

zona media del macro-deslizamiento; es decir en el año 2011 presentan una dirección aproximada NE-

SW y para el año 2016 presentan la misma dirección preferencial NE-SW pero con una ligera rotación

hacia el oeste, siendo prácticamente paralelas al río, lo que indica que la dirección del flujo es

perpendicular a las isopiezas y va en dirección de la descarga, además que el cambio de dirección de

las isopiezas indica una zona de transición.

Figura 25. Mapa de ubicación de instrumentación del campamento Guarumales.

Fuente: Autor.

55

5.2.4. MODELO HIDROGEOLÓGICO CONCEPTUAL

Para representar los acuíferos en SURFER 14 es necesario tener las coordenadas X e Y, y las alturas

(cotas) (p.e. Tabla 13) a las cuales se encuentran los niveles superior e inferior de cada una de las

unidades geológicas determinadas en el mapa geológico local (p.e. Figura 22) y en base a columnas

estratigráficas de pozos exploratorios realizados en el macrodeslizamiento Guarumales.

Figura 26. Mapa piezométrico para el año 2016 del campamento Guarumales.

Fuente: Autor.

56

Antes de realizar un mapa en SURFER es preciso crear un archivo tipo grid, de extensión .grd, a partir

de una hoja de cálculo, la cual puede crearse en el mismo programa o desde un documento Excel (p.e.

Figura 27).

Desde la nueva ventana, que se desplegará, podrá introducir los datos correspondientes al acuífero. En

la columna A y B, introduciremos los valores correspondientes a la longitud y la latitud

respectivamente. Las columnas restantes C, D, E, F, G contienen los datos de las cotas respecto al nivel

POZO X YCOTA

(m.s.n.m.)

PROF ACU

(m)

TOPE ACU

(m.s.n.m.)

ESPESOR 1

(m)

BASE ACU

(m.s.n.m.)

PORF RX

(m)

TIOPE RX

(m.s.n.m.)

ESPESOR RX

(m)

BASE RX

(m.s.n.m)

PP 1 777410.86 9714926.02 1405 35.65 1369.35 15 1354.35 50.65 1354.35 40 1350

PI 1 777414.67 9714925.67 1405 35.66 1369.44 15 1354.44 50.66 1390 40 1350

PI 8 777401.63 9714806.12 1407 55.04 1351.96 15 1336.96 70.04 1392 40 1352

PPG 1 777437.05 9714729.88 1474.42 54.28 1420.14 8.72 1411.42 63 1411.42 40 1451.42

PI 7 777363.65 9714687.49 1474 33.9 1441.1 33.9 1406.2 67.8 1406.2 40 1366.2

PPG 4 777261.27 9714470.26 1520.03 39.47 1480.56 38.73 1441.83 78.2 1441.83 40 1401.83

PI 2 777550.09 9714810.75 1472.48 59.71 1412.77 15 1397.77 74.71 1397.77 40 1357.77

PI 3 777770.06 9714767.48 1555.13 79.6 1475.43 3.2 1472.23 82.09 1472.23 40 1432.23

PP 2 777836.9 9714830.16 1583.18 32.5 1550.68 50 1500.68 82.5 1500.68 40 1460.68

PI 5 777998.86 9714803.11 1569 34.54 1534.46 20 1514.46 54.54 1514.46 40 1474.46

PI 6 778127.48 9714692.98 1609.66 58.15 1551.51 15 1536.51 73.15 1536.51 40 1496.51

PPG 3 778003.69 9714624.25 1607.44 56.54 1550.9 19.86 1531.04 76.4 1531.04 40 1491.04

PPG 2 778024.38 9714408.38 1659.07 46.8 1612.27 60.05 1552.22 106.85 1552.22 40 1512.22

PP 4 777921.43 9714126.38 1707.53 38 1669.53 65 1604.53 103 1604.53 40 1564.53

Tabla 13. Tabla de pozos perforados cotas datos de ubicación, elevación y con topes y bases de

cada una de las unidades en el macrodeslizamiento. Fuente: Autor.

Figura 27. Interfaz del programa Surfer 14

57

mar de cada una de las unidades geológicas que comprenden el macrodeslizamiento Guarumales (p.e.

Figura 28).

Una vez introducidos los datos, se guardan, bajo el formato *.bln. Todas las capas se manejarán a partir

de una única hoja de cálculo. Es posible crear un archivo para cada capa pero esto haría más complejo

el procedimiento. El siguiente paso es abrir un nuevo Plot y luego en el menú Grid haga clic en

“Data…” Entonces busque el archivo creado anteriormente. Esta opción le permitirá crear archivos

.grd a partir de un documento de extensión .bln o Excel (p.e.Figura 29).

Luego aparecerá la ventana “Grid Data”, donde se pueden elegir las diferentes columnas con las que se

va a trabajar, al igual que el método de interpolación. Tenga en cuenta que las columnas A y B

permanecerán constantes, mientras que la columna C variará pues representa la altura Z de los

Figura 28. Ingreso de datos para generar la grilla en SURFER 14.

.

Figura 29. Ubicación de la opción DATA para la creación de una nueva grilla.

.

58

diferentes niveles de los acuíferos. Desactive la casilla Grid Report, pues, para este caso, no es

necesario guardar la información relacionada con cada capa. Guarde el archivo *.grd en la carpeta de

trabajo (p.e. Figura 30).

Tenga en cuenta los valores del Grid Line Geometry pues estos se tomaran como referencia para el

resto de capas. Una vez creado el archivo tipo *.grd ingrese al menú Map y en New elija la opción “3D

Surface…” que le permitirá crear una superficie en tres dimensiones con el documento guardado

anteriormente. También podrá crearla a partir de la barra de herramientas del mapa, dando clic sobre el

icono“New 3D Surface” (p.e. Figura 31).

Se creará una capa correspondiente al nivel de la superficie del terreno. En “Object Manager” dele un

nombre a esta capa para distinguirla. Se realiza el mismo procedimiento para las diferentes capas del

Figura 30. Ubicación de la opción DATA para la creación de una nueva grilla.

.

Figura 31. Ubicación de la opción 3D surface para la creación de la superficie y

posteriormente las distintas capas.

.

59

acuífero seleccionando el dato de cota para cada unidad, finalmente se selecciona opción Overlay Maps

para unir las unidades. Finalmente se tiene generado el modelo conceptual hidrogeológico para el

macrodeslizamiento Guarumales (p.e. Figura 32), adicionalmente también se generó un perfil a lo largo

del macrodeslizamiento.

Figura 32. Modelo hidrogeológico conceptual macrodeslizamiento Guarumales.

Fuente: Autor.

60

Los modelos hidrogeológicos conceptuales son representaciones físicas o numéricas de un sistema

hidrogeológico real. Esto permite observar a escala el comportamiento hidrogeológico de un

acuífero como herramienta de la investigación hidrogeológica

El modelo hidrogeológico conceptual (p.e. Figura 32) refleja de mejor manera la disposición de los

estratos en subsuelo compuesto de un deposito coluvial (UNIDAD 2) suprayaciendo a una zona

arcillosa o de fallamiento y finalmente un basamento metamórfico (UNIDAD 3) los cuales tienen

una ligera inclinación o buzamiento (30° NE) hacia la cuenca del río Paute, en el modelo estático

generado también se observa de mejor manera la zona de recarga en la parte alta del

macrodeslizamiento (Vía a Méndez), las líneas de flujo subterráneo van hacia el río Paute donde se

encuentra la zona de descarga la cual está relacionada con la zona de mayor movimiento del

macrodeslizamiento ubicada en la vía que conduce a la casa de máquinas y túnel de descarga de la

central Paute- Molino, la velocidad real del flujo es de 7,9 m/día con un caudal promedio de

37131,45 𝑚3

𝑑í𝑎.

El espesor del acuífero es variable presentando el mayor espesor en la zona de recarga con un

espesor promedio de 70 metros y en la zona baja cerca al río Paute presenta un espesor 25 metros

asociado a la zona de descarga.

Figura 33. Perfil geológico a lo largo de macrodeslizamiento de Guarumales.

Fuente: Autor.

.

61

CAPITULO VI

6. DISCUSIÓN

La precipitación que predomina dentro del área del macrodeslizamiento Guarumales se la determinó

mediante hietogramas y análisis multitemporal entre los años 2011-2016 con datos obtenidos de la

estación meteorológica; los resultados obtenidos proporcionaron una base técnica y científica para la

interpretación y determinación de épocas de mayor y menor precipitación dando así como resultado

una precipitación media anual 3167,6 mm para el periodo evaluado dando como conclusión que el área

está influenciada por un alto régimen de pluviosidad siendo los meses de mayor precipitación abril,

mayo, junio y julio. .

El cálculo del balance hídrico se lo realizó mediante el método de Thornthwaite que considera datos de

temperatura y precipitación de la estación de Guarumales ya que se encuentra dentro del

macrodeslizamiento. El cálculo de los parámetros del balance hídrico permitió determinar que existe

un exceso constante de recurso hídrico durante todo el año lo cual tiene una incidencia directa en la

infiltración y posterior recarga del acuífero influyendo así directamente en la dinámica del

macrodeslizamiento. El almacenamiento del acuífero se determinó que es el 36.9 % de la precipitación

media anual (1200 mm/año) lo cual puede ser discutido ya que la precipitación media anual es variable.

La evapotranspiración real se obtuvo mediante dos métodos el método de balance hídrico de

Thornthwaite y el método de Turc obteniendo resultados para el primer método un valor anual de 718

mm/año y para el segundo 869,17 mm/año la variación se debe a que el método de Turc usa valores

empíricos y el método de Thornthwaite usa valores reales tomados insitu por la estación

meteorológica; los datos pueden ser discutidos ya que ninguno de los dos métodos considera datos de

altura, cobertura vegetal, radiación los cuales influye directamente en la evapotranspiración no obstante

los métodos utilizados en este proyecto de investigación fueron muy útiles para determinar el régimen

hidrogeológico de la zona.

Con respecto a la recarga se realizó su cálculo mediante tres métodos el primero fue el método de

balance de agua el cual considera datos de escorrentía superficial (calculada mediante el aforo de

quebradas), precipitación, evapotranspiración y almacenamiento obteniendo una recarga media anual

de 648,51 mm; el segundo método utilizado fue el de aumento de nivel freático que toma en cuenta la

variación del mismo en pozos perforados en un intervalo de tiempo, teniendo en promedio un valor de

776,16 mm/año, para este cálculo se han tomado en cuenta pozos ubicados en la zona de recarga. Por

último se utilizó el método de recarga potencial el cual igualmente que le primero toma datos de

62

evapotranspiración y precipitación tomando en cuenta en este caso la infiltración dando como recarga

un valor anual de 673,88 mm. Los datos obtenidos varían muy poco cabe recalcar que el segundo

método da el valor de recarga más elevado y se puede atribuir esta variación a que toma medidas

directas del nivel freático de cada pozo ubicado en la zona de recarga.

Mediante el análisis de registros de perforación se determinaron tres unidades litológicas las cuales

componen es macrodeslizamiento teniendo así la unidad más somera constituida de un depósito

coluvial la cual sobreyace a un estrato de material arcillosos (zona de fallamiento) y el basamento

metamórfico impermeable (esquisto cuarzo Sericítico) que sirve como sello del acuífero, lo cual

permitió determinar que se trata de un acuífero semiconfinado en cual se encuentra alojado en el

depósito coluvial adicionalmente con la generación del modelo conceptual del acuífero en el cual se

aprecia de mejor manera la disposición de los estratos en subsuelo y la geometría del

macrodeslizamiento. Con la generación de un modelo hidrogeológico conceptual del

macrodeslizamiento esta investigación puede ser utilizada como base para posteriores análisis, ya que

los estudios previos que existen son de manera muy regional y es complicado realizar una correlación

con los datos obtenidos en este estudio.

Para el caso del macrodeslizamiento de Guarumales se distingue una zona de recarga o alimentación en

los sectores más altos del campamento Guarumales el cual se asienta en el macrodeslizamiento (1740

msnm – 1750 msnm) al SE; el acuífero presente en la zona es efluente con una área aproximada de

132,62 ha (1,32 km2). Existe un rasgo estructural regional (252°/85°) la cual podría considerarse como

superficie de fallamiento del macrodeslizamiento adicionalmente existen fisuras en boques del depósito

coluvial por las cuales circula agua del acuífero. Los valores de recarga pueden ser discutidos ya que

existen diversas fuentes como la infiltración vertical producto de las precipitaciones dependiendo del el

uso de suelo y de la vegetación, la infiltración lateral y vertical en el lecho de las quebradas ubicadas

en el sector.

Por otro lado, determinar la formación litológica (depósito coluvial) en la que se encuentra alojado el

acuífero, es muy trascendental para esta investigación, ya que con esto se ha podido tomar datos

teóricos de porosidad y permeabilidad para el cálculo del caudal y velocidad del flujo subterráneo, las

líneas de flujo subterráneo circulan por la matriz limo arenosa disminuyendo su velocidad en zonas

poco permeables como arcillosas y bloques ubicados en el depósito coluvial, manteniendo un criterio

conservador al momento de trabajar con la selección de la información, y en futuras estudios se debería

realizar pruebas de bombeo en los pozos de la zona de influencia para corroborar con los resultados

obtenidos.

63

El estudio sustentado en esta tesis, permite valorar varios componentes hidrogeológicos que no han

sido tratados en estudios anteriores y que inciden en el comportamiento del macrodeslizamiento, se ha

establecido la dinámica del agua subterránea, determinando las zonas de recarga, tránsito y descarga,

las mismas que deben ser valoradas a profundidad y detalle, para establecer planes de mitigación que

eviten la infiltración del agua subterránea hacia el macrodeslizamiento y consecuentemente evitar la

carga hidrostática en el macrodeslizamiento contribuyendo así a su estabilización.

64

CAPITULO VII

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7.1. CONCLUCIONES

- La estación meteorológica Guarumales propiedad de CELEC E.P. ubicada al extremo sur-

oriental de la microcuenca del mismo nombre en las coordenadas 9714039 N 777978 E,

registra valores promedio de 270 mm de precipitación mensual, donde se aprecia el

aumento de precipitación para los meses entre marzo y agosto, con un pico de 419,8

mm/año en el mes de julio para el periodo entre el 2011 y 2016. El año en el que presenta

mayor índice d precipitación media anual es el año de 2015 con un valor de 3577,2

mm/año.

- El mapa piezométrico presenta líneas equipotenciales en la parte alta del

macrodeslizamiento con un nivel piezométrico máximo de 1660 m.s.n.m. valor

relacionado con la zona de recarga del acuífero. La zona de descarga se la identificó en la

parte baja del macrodeslizamiento presentando valores piezométricos 1320 m.s.n.m.

Mediante la ubicación de las zonas de recarga y descarga se definieron líneas de flujo para

el acuífero las cuales tienen una orientación SE – NO con dirección a la cuenca del río

Paute.

- Debido a que se dispone de una estación meteorológica dentro de la zona del macro

deslizamiento, el mapa de isotermas se realizó infiriendo la temperatura registrada por esta

estación, mismo valor que corresponde a 17.66 °C de temperatura anual promedio.

- Se realizó el balance hídrico para los años comprendidos entre 2011 - 2016; las gráficas

obtenidas, permiten confirmar que los meses con mayores precipitaciones pertenecen a la

época comprendida entre los maeses de marzo – agosto, teniendo un excedente de recurso

hídrico todo el año por esta razón es muy difícil definir temporal de invierno y verano,

presentando valores máximos de 378.9 y 419.8 mm respectivamente. Haciendo relación

entre las curvas de ETP (evapotranspiración potencial) con la ETR (evapotranspiración

real) se determina un exceso de recurso hídrico todo el año.

- Se obtuvo un valor de 673.88 mm de escurrimiento total anual dicho volumen de agua está

relacionado directamente con el intenso régimen de precipitación que existe en el área del

65

macrodeslizamiento Guarumales, el valor de la escorrentía corresponde al 20,73 % de la

precipitación media anual, este volumen no llega a infiltrarse y por ende no influye en la

recarga directa de acuífero.

- Los altos valores de precipitación media anual registrados (3250,69 mm), la escasa

cobertura vegetal existente en la zona del campamento de Guarumales lo cual favorece la

infiltración y posterior recarga directa del acuífero dependido de la porosidad efectiva de la

matriz limo arenosa del coluvial que contiene el acuífero y los rasgos estructurales por

donde circula el agua, permitieron determinar zonas de recarga o alimentación en los

sectores más altos del área de estudio (1650 msnm – 1720 msnm).

- El acuífero ubicado en el macrodeslizamiento se trata de un acuífero no confinado el cual

tiene su descarga en la cuenca del río Paute y su recarga en la zona alta del

macrodeslizamiento con una potencia promedio que va desde 30 a 70 metros; la entrada y

salida de agua igualmente esta contralada estructuralmente por fracturas y fallas por donde

circula el agua preferentemente, la erosión consecuencia del flujo de agua subterránea del

acuífero está directamente relacionado con el macrodeslizamiento ya que el flujo de agua

que tiene una velocidad de 7,9 m/día se van generando zonas susceptibles a

deslizamientos.

- El acuífero se encuentra distribuido con potencias de 30, 50 y hasta 80 m; localizado en la

unidad conformada por una fase coluvial compuesta de bloques métricos que van desde

esquistos cloríticos, esquistos cuarzo sericíticos, esquistos grafitosos y rocas

metavolcánicos subyaciendo a esta unidad actúa como sello un estrato compuesto de

material limoso de color verdoso relacionado a una zona de movimiento, toda esta

secuencia descansa sobre un basamento metamórfico asociado a la unidad Alao.

- Mediante la elaboración de una sección transversal en la zona media del

macrodeslizamiento se realizó el cálculo del caudal subterráneo del acuífero presente en el

macrodeslizamiento que presenta un valor 37131 m3/día con una velocidad de flujo de 7,9

m/día.

- Mediante el modelo hidrogeológico conceptual en tres dimensiones se pudo visualizar de

mejor manera la disposición de las formaciones hidrogeológicas las cuales buzan hacia el

Río Paute, se observa claramente la dinámica de flujo subterráneo del acuífero que circula

66

en la unidad conformada por un depósito coluvial que presenta una matriz limo arenosa de

medianamente permeable, los bloques de dicho coluvión presentan fracturas pos la cuales

circula agua erosionando y creando superficies de fallamiento y susceptibilidad a

deslizamientos.

- Conocer la dinámica del acuífero y las condiciones que controlan el mismo las cuales

fueron analizadas en el presente proyecto de investigación son de gran importancia para la

gestión del macrodeslizamiento ya que se pueden tomar medidas preventivas como el

manejo del agua superficial con lo que se controla la infiltración y posterior recarga del

acuífero para disminuir el flujo subterráneo evitando así la erosión en el subsuelo y la

creación de posibles zonas susceptibles a deslizamientos.

7.2. RECOMENDACIONES

- Se recomienda continuar con el monitoreo geológico y realizar más perforaciones en el

macrodeslizamiento para tener un contexto más claro del comportamiento dinámico que

tiene el macrodeslizamiento Guarumales ya que se encuentra estrechamente relacionado

con el acuífero.

- Para tener un dato de recarga del acuífero con medidas directas se recomienda la

instalación de lisímetros para poder determinar las zona de mayor recarga para tratarlas

con más énfasis.

- Es necesario disminuir la infiltración de agua superficial ya que ésta influye directamente

en la dinámica del acuífero y por ende en la estabilidad del macrodeslizamiento, para ello

se debe intervenir la zona de recarga del acuífero instalando nuevas cunetas

impermeabilizadas y las existentes que estén operativas darles el mantenimiento respectivo

en la zona de recarga para captar la mayor cantidad de agua de escorrentía.

- Realizar más perforaciones en el macrodeslizamiento para la posterior instalación de

drenes profundos en la parte inferior del talud donde existe mayor presencia de

movimiento y poder manejar el exceso de agua junto a los drenes superficiales ubicados en

el sector del macrodeslizamiento.

67

- Incrementar los piezómetros en toda el área de estudio para tener un mejor control del flujo

subterráneo mejorando así la interpretación de las líneas de flujo asociadas al acuífero.

- Se recomienda evitar realizar construcciones u obras civiles que generen recarga en el

talud lo cual podría influir directamente en la dinámica del macrodeslizamiento.

- Se recomienda la generación de un modelo dinámico del macrodeslizamiento tomando en

cuenta parámetro como conductividad hidráulica y transmisividad para mejorar la

interpretación de la influencia del acuífero con el macrodeslizamiento.

68

CAPITULO VIII

8. REFERENCIAS

BURBANO, N. BECERRA, S. PASQUEL, E.; 2011. Introducción a la hidrogeología del ecuador.

Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. Quito, Ecuador.

BURBANO, N. BECERRA, S. PASQUEL, E.; 2008. Caracterizacion hidrogeologica de las cuencas

portoviejo- chone, Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología. Quito, Ecuador.

NUÑEZ R., S/F, Los movimientos de suelos. Informe técnico – DGGM.

PABLO DUQUE, 2000, Breve Léxico Estratigráfico del Ecuador

SUÁREZ, J., 1998, Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales. (Ingeniería de

Suelos Ltda., Ed.) Bucaramanga, Colombia: Publicaciones UIS.

JORGE NUÑEZ SOLIS, 2001, Manejo y Conservación de Suelos – EUNED.

SUÁREZ, J., 2009, Deslizamientos. Análisis Geotécnico (Vol. 1). Bucaramanga, Colombia: Division

de Publicaciones UIS.

D’ERCOLE, R., & TRUJILLO, M., 2003, Amenazas, Vulnerabilidad, Capacidades y Riesgos en el

Ecuador; Los desastres, un reto para el desarrollo. (F. Demoraes, R. Ramírez, A. Selleri, T. Serrano,

& M. D. Villamar, Edits.) Quito, Ecuador: COOPIIRD-IRD-Oxfam.

RAMÍREZ, M. (2006). La evaluación del peligro por fenómenos de remoción de masa y su aplicación

a la planificación territorial: ejemplo Provincia de Tungurahua. Tesis de Grado, Escuela Politécnica

Nacional, Facultad de Geología y Petróleos, Quito, Ecuador.

ABAD, K. (2006). Ensayo metodológico para la evaluación y zonificación de la amenaza por

fenómenos de remoción en masa, Cuenca de Loja. Tesis de Grado, Escuela Politécnica Nacional,

Facultad de Geología y Petróleos, Quito, Ecuador.

BENÍTEZ, A., & SÁNCHEZ, D. (2012). Propuesta de un plan de ordenamiento territorial de la

provincia de Zamora Chinchipe. Tesis de Grado, Escuela Politécnica del Ejército, Departamento de

Ciencias de la Tierra y la Construcción, Quito.

MARIA VICTORIA VÉLEZ OTÁLVARO, S/F, Métodos para determinar la recarga en acuíferos,

Postgrado en aprovechamiento de recursos hidráulicos, Universidad Nacioal de Medellin.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA, 2011,

Creación de un modelo conceptual hidrogelógico, Universiad Nacional de Colombia – Departamento

de Ingeniería.

VÁZCONES F, JUNIO 2000, Analisis de la peligrosidad de grandes deslizamientos en la republica

del Ecuador.

69

CAPITULO IX

9. ANEXOS

9.1. ANEXO 1. Hietogramas de la estación Guarumales con su precipitación media

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00


Precipitación media mensual para el 2011

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00


Precipitación media mensual para el 2012

263,2 mm/año

275,2 mm/año

Fuente: Autor

Fuente: Autor

70

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

450.00

500.00


Preciptación Media mensual para el 2013

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

450.00


Precipitación Media mensual para el 2014

262,66

mm/año

210,05 mm/año

Fuente: Autor

Fuente: Autor

71

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00



0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00



254,45 mm/año

257,00 mm/año

Fuente: Autor

Fuente: Autor

72

9.2. ANEXO 2. Cálculo del Balance Hídrico

ESTACION: GURUMALES

PERIODO: 2011-2016

UBICACIÓN: LATITUD: 9714039,457 LONGITUD: 777978,99

ELEVACIÓN: 1747 msnm

PARÁMEROS ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Anual

TEMPERATURA 15,7 15,5 16,0 16,2 16,1 14,7 14,2 15,1 16,2 17,1 17,4 16,4 15,9

ETP 59,0 57,0 60,0 62,0 61,0 53,0 50,0 55,0 62,0 67,0 69,0 63,0 718

Precipitacion 183,0 188,0 257,5 358,7 354,4 378,9 419,8 231,1 208,8 207,3 194,5 268,9 3250,69

( P-ETP ) 124,0 131,0 197,5 296,7 293,4 325,9 369,8 176,1 146,8 140,3 125,5 205,9 2532,69

Sum ( P-ETP ) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Almacenamiento. 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 1200

Var. de Alm. 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0

Evapot. Real 59,0 57,0 60,0 62,0 61,0 53,0 50,0 55,0 62,0 67,0 69,0 63,0 718

Def. de Agua 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0

Exceso de Agua 124,0 131,0 197,5 296,7 293,4 325,9 369,8 176,1 146,8 140,3 125,5 205,9 2532,69

Escurri.Total 113,5 122,3 159,9 228,3 260,8 293,4 331,6 253,8 200,3 170,3 147,9 176,9 2458,8

Fuente: Autor

Fuente: Autor

73

9.3. ANEXO 3.- Datos de aforo de quebradas por el método de Molinete y el método

Volumétrico. Fuente: Caracterización hidrogeológica del macrodeslizamiento Guarumales;

Andrea Cordero, Natalia Peñafiel, 2017).

PUNTO ÁREA (M2)

VELOCIDAD (M/S)

CAUDAL (LT/S)

ESQUEMA DE PERFILES TRANSVERSALES

5 0,02 0,524 10,49

Fuente: Autor

74

8 0,07475 0,333 24,92

16 0,0635 0,901 57,21

23 0,2555 0,470 120,17

31 0,06375 0,439 27,99

32 0,20825 0,525 109,33

41 0,118 0,258 30,48

75

42 0,099 0,618 60,99

46 0,021 0,737 15,48

PUNTO CAUDAL

(lt/s) CONSIDERACIÓN

FACTOR DE CORRECIÓN

PERFILES TRANSVERSALES

11 32,30 Canal rectangular, con lados y lechos

desgastados 0,80


desgastados 0,80


desgastados 0,80

16 58,34 Arroyo muy poco

profundo, de lecho rocoso

0,30

76



0,30


desgastados 0,80


desgastados 0,80

33 4,07 Arroyo pequeño, de lecho parejo

0,75


desgastados 0,80


desgastados 0,80

77



0,30

45 106,22 Arroyo rápido y

turbulento 0,45


desgastados 0,80


desgastados 0,80

78

9.4. ANEXO 4. Perfiles geológicos en el área del macrodeslizamiento Guarumales

Fuente: Autor

Fuente: Autor

79

Fuente: Autor

80

9.5. ANEXO 5. Comportamiento cronológico de isopiezas en Guarumales

Fuente: Autor

Fuente: Autor

81

Fuente: Autor

Fuente: Autor

82

Fuente: Autor

Fuente: Autor

CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DEL …

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