1 Propuesta de Captación y Almacenamiento de Aguas Lluvia para Uso Agropecuario en la Finca “Bonaire” en Arjona – Bolívar. Autor Andrea Paola Buendia Martinez Universidad El Bosque Facultad de Ingeniería Programa Ingeniería Ambiental Bogotá, Colombia 22 de noviembre de 2021
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Propuesta de Captación y Almacenamiento de Aguas Lluvia para Uso
Agropecuario en la Finca “Bonaire” en Arjona – Bolívar.
Autor Andrea Paola Buendia Martinez
Universidad El Bosque
Facultad de Ingeniería
Programa Ingeniería Ambiental
Bogotá, Colombia
22 de noviembre de 2021
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Propuesta de Captación y Almacenamiento de Aguas Lluvia para Uso
Agropecuario en la Finca “Bonaire” en Arjona – Bolívar.
Autor
Andrea Paola Buendia Martinez
Trabajo de investigación presentado como requisito parcial para optar al título de:
Ingeniero Ambiental
Director
Gonzalo Alberto Forero Buitrago
Línea de Investigación:
Gestión y Productividad Sustentable
Universidad El Bosque
Facultad de Ingeniería
Programa Ingeniería Ambiental
Bogotá, Colombia
Noviembre 2021
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Nota de Salvedad de Responsabilidad Institucional
La Universidad El Bosque, no se hace responsable de los conceptos emitidos por los investigadores en
su trabajo, solo velara por el rigor científico, metodológico y ético de este en aras de la búsqueda de la
verdad y la justicia.
4
Agradecimientos
Mi más profundo agradecimiento a aquellas personas que con su cariño y apoyo me ayudaron
a cumplir con uno de mis sueños más anhelados. Sin embargo, quiero dar reconocimiento especial a
mi madre Ana Martinez, mi tía Amira Buendia, a Carlos Hernández y mis hermanos Daniel y Miguel
Buendia, quienes me brindaron su ayuda incondicional y amor en aquellos momentos difíciles para
que lograra culminar mi carrera universitaria.
Así mismo quiero agradecer al director de mi proyecto de investigación Gonzalo Forero, por
haberme brindado sus conocimientos los cuales me permitieron elaborar este proyecto. De igual
forma, a mis profesores y compañeros quienes me ayudaron a formarme como una profesional en
ingeniería ambiental.
5
Tabla de contenido
1. Resumen ......................................................................................................................... 9
2. Introducción ................................................................................................................ 10
3. Planteamiento del Problema. ..................................................................................... 10
4. Justificación ................................................................................................................. 11
5. Objetivos ...................................................................................................................... 13
5.1 General ........................................................................................................................................ 13
5.2 Específicos .................................................................................................................................. 13
6. Marco de Referencia ................................................................................................... 13
6.1 Estado del Arte ............................................................................................................................ 13
6.1.1 Global .................................................................................................................................. 13
6.1.2 Nacional .............................................................................................................................. 14
6.2 Marco Teórico - Conceptual ....................................................................................................... 15
6.2.1 Cuencas Hidrográficas ........................................................................................................ 15
6.2.1.1 Ciclo Hidrológico ...................................................................................................... 15
6.2.1.1.1 Clima ..................................................................................................................... 15
6.2.1.1.1.1 La Precipitación .............................................................................................. 16
6.2.1.1.2 Suelo ...................................................................................................................... 16
6.2.1.1.2.1 Textura del Suelo............................................................................................ 16
6.2.1.1.3 Geomorfología....................................................................................................... 16
6.2.1.1.3.1 El Relieve y la Topografía. ............................................................................. 17
6.2.1.2 Manejo Integrado de la Cuenca Hidrográfica (MICH) .............................................. 17
6.2.1.2.1 Ordenamiento Territorial ....................................................................................... 18
6.2.1.2.1.1 Uso del Suelo.................................................................................................. 18
6.2.1.2.1.2 Servicios Públicos .......................................................................................... 18
6.2.1.2.2 Autoridad Ambiental del Territorio ...................................................................... 19
6.2.1.2.3 Métodos de Estudios para el Manejo Integrado de las Cuencas Hidrográficas .... 19
6.2.1.2.3.1 Modelo HEC-HMS......................................................................................... 20
6.2.1.2.3.2 Modelo HEC-GeoHMS ArcGIS .................................................................... 20
6.2.2 Métodos para la Captación y Almacenamiento de Aguas. ................................................. 20
6.2.2.1 Identificación del Sitio Ideal para un Reservorio de Agua. ....................................... 20
6
6.2.2.2 Aspectos Técnicos de la Planeación y Construcción de la Infraestructura Del
Reservorio de Agua ..................................................................................................................... 21
6.2.2.2.1 Evaluaciones y/o Consideraciones Previas. .......................................................... 21
6.2.2.2.1.1 Análisis de la Hidrología, Geomorfología y el Suelo del Cuenca Hidrográfica
21
6.2.2.2.1.2 Cálculos Hidrológicos del Reservorio y la Cuenca Hidrográfica .................. 22
6.2.2.2.2 Técnicas de Construcción de un Reservorio de Agua ........................................... 23
6.2.2.2.2.1 Diseño y Modificaciones De La Superficie Del Terreno ............................... 23
6.3 Marco Normativo ........................................................................................................................ 24
6.4 Marco Geográfico ....................................................................................................................... 26
6.5 Marco institucional ..................................................................................................................... 27
7. Metodología ................................................................................................................. 28
7.1 Metodología Estructural .............................................................................................................. 28
7.1.1 Enfoque ............................................................................................................................... 28
7.1.2 Alcance................................................................................................................................ 29
7.1.3 Método ................................................................................................................................ 29
7.1.4 Técnica e Instrumentos ....................................................................................................... 29
7.2 Metodología Experimental .......................................................................................................... 30
7.2.1 Búsqueda Bibliográfica ....................................................................................................... 30
7.2.2 Evaluación del Patrón de Comportamiento de Aguas Lluvia en los Últimos 19 Años en la
Cuenca Hidrográfica. ....................................................................................................................... 30
7.2.3 Delimitación de la Cuenca Aferente de la Finca para la Ubicación del Reservorio, de
acuerdo con la Escorrentía Superficial Existente Utilizando Modelos de Elevación Digital. ......... 31
7.2.3.1 Descarga de datos DEM (ráster), SHAPE y KML (vector) Necesarios para la
Metodología. ............................................................................................................................... 31
7.2.3.2 Geo-proceso de Datos Descargados en QGIS. .......................................................... 31
7.2.3.3 Análisis y Cálculos de la Hidrología, Geomorfología y el Suelo del Cuenca
Hidrográfica ................................................................................................................................ 31
7.2.3.4 Identificar ubicación ideal para captación y almacenamiento de aguas superficiales.
32
7.2.4 Propuesta de un sistema de almacenamiento de aguas superficiales .................................. 32
7.2.4.1 Aspectos Técnicos de Diseño de la Estructura de un Reservorio Trapezoidal
Subsuperficial Recubierto con Geomembrana Excavado. .......................................................... 33
7.2.4.2 Costos de los Elementos Necesarios para la Ejecución de uno Reservorio de Agua 33
8. Plan de trabajo ............................................................................................................ 34
7
9. Resultados .................................................................................................................... 37
9.1 Evaluación del Patrón de Comportamiento de Aguas Lluvia en los Últimos 19 Años en la
Cuenca Hidrográfica............................................................................................................................ 37
9.2 Delimitación de la Cuenca Aferente de la Finca para la Ubicación del Reservorio, de acuerdo
con la Escorrentía Superficial Existente Utilizando Modelos de Elevación Digital. .......................... 38
9.2.1 Información Morfológica de la Cuenca Hidrográfica. ........................................................ 38
9.2.2 Cálculos de la Hidrología, Geomorfología y Análisis del Suelo del Cuenca Hidrográfica 39
9.2.3 Ubicación Del Sitio Ideal para Captación y Almacenamiento de Aguas Superficiales. ..... 40
9.3 Sistema de almacenamiento de aguas superficiales adecuado a la topografía del terreno de la
finca Bonaire y la Cuenca Hidrográfica. ............................................................................................. 41
9.3.1 Aspectos Técnicos de Diseño de la Estructura de un Reservorio Trapezoidal Subsuperficial
Recubierto con Geomembrana. ....................................................................................................... 41
9.3.2 Costo de los Elementos Necesarios para la Ejecución del Reservorio Trapezoidal ........... 42
10. Análisis y Discusión de Resultados ............................................................................ 43
10.1 Análisis de la Hidrología, Geomorfología y el Suelo del Cuenca Hidrográfica ..................... 43
10.2 Análisis de la Ubicación Ideal para Captación y Almacenamiento de Aguas Superficiales. . 45
10.3 Análisis de la Construcción y Aspectos Técnicos del Diseño Estructural del Reservorio
Trapezoidal Recubierto con Geomembrana. ....................................................................................... 47
10.3.1 Análisis Costo – Beneficio De La Propuesta De Almacenamiento De Aguas Superficiales
Por Un Reservorio Trapezoidal Recubierto Con Geomembrana. ................................................... 48
10.4 Análisis Ambiental de la Propuesta ........................................................................................ 48
11. Conclusiones ................................................................................................................ 49
11.1 Conclusión del Análisis General de la Cuenca Hidrográfica. ................................................. 49
11.1.1 Conclusión del Análisis Hidrológico. ............................................................................... 49
11.1.2 Conclusión del Análisis Geomorfológico y del Suelo. ..................................................... 49
11.2 Conclusión de la Ubicación Ideal para Captación y Almacenamiento de Aguas Superficiales
50
11.3 Conclusión del Análisis de la Construcción y Aspectos Técnicos del Diseño Estructural del
Reservorio Trapezoidal Recubierto con Geomembrana ..................................................................... 50
11.4 Conclusión del Proyecto. ........................................................................................................ 51
12. Recomendaciones ........................................................................................................ 51
13. Referencias Bibliográficas. ......................................................................................... 52
14. Anexos .......................................................................................................................... 55
8
Listado De Tablas, Graficas e Ilustraciones.
Tabla 1. Marco legal representativo
Tabla 2. Organigrama institucional del proyecto.
Tabla 3. Técnicas e Instrumento para el cumplimiento de cada objetivo
Tabla 4. Desglose de Costos de Servicios y materiales Necesarios para la Ejecución de uno Reservorio
de Agua
Tabla 5. Presupuesto del Proyecto.
Tabla 6. Características del Comportamiento de Aguas Lluvia de la Cuenca Hidrográfica.
Tabla 7. Morfometría de la Cuenca Hidrográfica.
Tabla 8. Cálculos de la Geomorfología de la Cuenca Hidrográfica.
Tabla 9. Cálculos para Caracterizar el Drenaje de la Cuenca Hidrográfica.
Tabla 10. Clasificación Taxonómica del Suelo en la Cuenca Hidrográfica con Información del IGAC y
el Servicio Geológico Colombiano.
Tabla 11. Características de la Ubicación Determinada
Tabla 12. Dimensionamiento de la Estructura (Medidas) del Reservorio Trapezoidal con Software
Sistemas RW7+
Tabla 13. Costo de los Elementos Necesarios para la Ejecución del Reservorio Trapezoidal
Tabla 14. Costo – Beneficio De La Propuesta De Almacenamiento De Aguas Superficiales Por Un
Reservorio Trapezoidal Recubierto Con Geomembrana.
Grafica 1. Promedio De Lluvia Media Multianual Dia (Mm/Dia).
Grafica 2. Promedio de Lluvia Media Mensual Multianual (mm/mes).
Grafica 3. Promedio Captación Lluvia Mensual (m3/mes)
Ilustración 1. Fotografía satelital ubicación finca Bonaire, Macro localización.
Ilustración 2. Fotografía satelital ubicación finca Bonaire, Micro localización.
Ilustración 3. Esquematización de las diferentes etapas y fases del trabajo investigativo por cada uno de
los objetivos.
Ilustración 4. Cronograma de Actividades Del Proyecto
Ilustración 5. Modelo de Elevación Digital Cuenca Hidrográfica. Arjona-Bolívar.
Ilustración 6. Reservorio – Vista en Planta
Ilustración 7. Mapa Resultados Clasificación Taxonómica del Suelo en la Cuenca Hidrográfica por el
IGAC y el Servicio Geológico Colombiano. (Arjona-Bolívar)
Ilustración 8. Ubicación del Sitio Ideal para la Captación de las Aguas Superficiales por Elevación
Digital en la Finca Bonaire, Arjona - Bolívar
Ilustración 9. Mapa Modelo de Elevación Digital Finca Bonaire. Arjona-Bolívar.
Anexo 1. Ilustración 10. Árbol de Problemas
Anexo 2. Ilustración 11. Mapa Modelo de Elevación Digital Finca Bonaire. Arjona-Bolívar. 2
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1. Resumen
El presente estudio demuestra la importancia de evaluar las cuencas hidrográficas para sacar provecho
de ellas sin causarle daño al ambiente al adecuarse a sus condiciones, brindando seguridad hídrica en
zonas de clima árido donde la estrecha relación que se da entre la agricultura y las cuencas hidrográficas
presentan problemas por mal manejo de estas, lo que conlleva a las personas afrontar grandes retos en
materia de alimentos, energía y crecimiento económico. Tal es el caso de la Finca “Bonaire” quien no
cuenta con disponibilidad suficiente del recurso y busca alternativas de solución, por ello, se estableció
el objetivo de estudiar la oferta hídrica de la Cuenca en la cual pertenece la finca para determinar el
comportamiento de esta y así adecuar un sistema eficiente y sostenible de captación y almacenaje del
agua. El estudio se realizó por medio de datos pluviométricos proporcionados por el IDEAM de los
últimos 20 años para obtener los promedios mensuales de la lluvia con un código de Python, por otro
lado, se delimito el área de influencia y las elevaciones del terreno con información geográfica del IGAC
y Alos Palsar, con el fin de realizar un modelamiento de escorrentía en el programa QGIS para la
ubicación del sistema. Los resultados determinaron que la cuenca se caracteriza por tener una máxima
precipitación de 149mm, un área de 9,854,375mt2 del cual se puede captar en promedio 527,463m3/mes,
en conclusión, la cuenca cuenta con las condiciones suficientes para ser capaz de suplir la necesidad
hídrica de la finca.
Palabras clave: Cuenca hidrográficas, Date Science, Seguridad hídrica, Captación de aguas lluvia,
Escorrentia Superficial, GIS, Nature based solutions.
Abstract
This study demonstrates the importance of evaluating watersheds to take advantage of them without
causing damage to the environment by adapting to their conditions, providing water security in arid
climate zones where the close relationship between agriculture and watersheds presents problems due to
mismanagement of these, which leads people to face great challenges in terms of food, energy and
economic growth. Such is the case of the “Bonaire” Farm, who does not have sufficient availability of
the resource and seeks alternative solutions, therefore, the objective of studying the water supply of the
Basin in which the farm belongs was established to determine the behavior of this and thus to adapt an
efficient and sustainable system for the collection and storage of water. The study was carried out by
means of rainfall data provided by IDEAM for the last 20 years to obtain the monthly averages of rainfall
with a Python code, on the other hand, the area of influence and the elevations of the land were delimited
with geographic information. from IGAC and Alos Palsar, in order to perform runoff modeling in the
QGIS program for the location of the system. The results determined that the basin is characterized by
having a maximum rainfall of 149mm, an area of 9,854,375mt2 of which an average of 527,463m3 /
month can be captured, in conclusion, the basin has sufficient conditions to be able to meet the need
water of the farm.
Keywords: Watershed, Date Science, Water security, Rainwater harvesting, Surface runoff, GIS, Nature
based solutions.
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2. Introducción
El agua es un elemento esencial de la naturaleza para la reproducción de la vida en el planeta y decisivo
en la dinámica de los procesos sociales y productivos, razón por la cual se crean problemas cuando hay
temporadas de sequía que limitan las actividades humanas y la producción de alimentos por ende el
crecimiento económico zonal. América latina cuenta con recursos hídricos suficientes y el uso eficiente
y sostenible de estos para zonas secas son una alternativa de solución. (FAO, 2013b) Dicha solución se
puede dar por medio de tecnologías para la recolección de aguas y el establecimiento de estructuras de
almacenamiento que son capaces de captar desde 73m3 hasta 2000m3 en zonas donde la precipitación
anual no sobre pasa los 600mm. (Duran et al., 2010) Por ello, los estudios de las cuencas hidrográficas
son de vital importancia para entender el funcionamiento de los sistemas hídricos y sus interacciones con
el ambiente, esto permite hacer uso de ellas sin causarle daño al ambiente. (EPA Cartagena, 2016)
Al norte del departamento de Bolívar se encuentra el municipio de Arjona, municipio que en la actualidad
no cuenta con un sistema de acueducto en algunas zonas rurales, a pesar de que se han realizado planes
de acción para aumentar al 78% la cobertura del agua por parte de la empresa ACUALCO S.A., este
problema ocasionado por las épocas de sequía ha conllevado que en el municipio se presenten problemas
como pérdidas de cultivos, desplazamiento de población hacia los centros urbanos por hambrunas y
escasez de agua, (Concejo Municipal de Arjona, 2020) como también, por este motivo varias fincas
ubicadas en el municipio no han podido diseñar e implementar proyectos que permitan potencializar el
uso de sus suelos en sus terrenos, una de las posibles razones por las cuales esto se da es debido a la débil
gestión institucional para la planificación y manejo del recurso hídrico, por medio de programas que se
realicen en el municipio, que incentiven al estudio de las cuencas y resuelvan el problema de la baja
disponibilidad del recurso hídrico con otras alternativas de solución al acueducto.
Dicho problema se presenta en la finca “Bonaire” quien no cuenta con ningún servicio público ni
captación de aguas de ningún tipo. Por lo tanto, se ha tomado la iniciativa de estudiar la oferta del recurso
hídrico en la finca ya que no se ha realizado y así resolver el problema, de tal forma que se determinó
como objetivo el estudio del comportamiento de la cuenca hidrográfica en la que se encuentra la finca,
para así diseñar un sistema de recolección de agua y recarga artificial adecuada a las condiciones de la
cuenca hidrográfica. De esta manera, en este documento se presentará el debido proceso para estudiar al
comportamiento de la cuenca, en donde podremos visualizar las opciones que esta ofrece, para así poder
determinar la cantidad disponible del recurso hídrico para uso, observar cómo estos puedan ser captados
y usados apropiadamente; Una solución por ejemplo son las obras duras como las cisternas las cuales
son una estructura que contribuye con el almacenamiento del agua y que esta pueda ser utilizar en
diversas actividades domésticas o industriales como alivio en sequías prolongadas durante el año. (FAO,
2013b)
3. Planteamiento del Problema.
Uno de los más grandes problemas que enfrentan los propietarios de terrenos en Colombia en las zonas
rurales, es la falta de un sistema de gestión ambiental en los municipios conocido como SIGAM. Los
municipios tienen el deber de realizar Planes de Desarrollo Municipal (Ley 152/1994) y Plan básico de
ordenamiento territorial (PBOT- Ley 388/1997) y dentro de estos tener en cuenta los planes de
ordenamiento de la cuenca, (POMCA - Decreto 2855/1991) para así poder establecer esos estudios
11
dentro de los planes de acción cuatrianuales (PAC – Arc.6 del Decreto 1200/2004) como instrumento de
planeación, que permita conocer y usar la oferta ambiental que hay en el territorio y a su vez solucionar
los problemas ambientales existentes.
Desafortunadamente la gestión anteriormente mencionada presenta debilidades más en las zonas costeras
del país Colombiano, (Marrugo, 2014) debido a la débil gestión institucional en los municipios en el
apoyo del desarrollo sus territorios, esto es ve reflejado cuando no se realiza control y seguimiento a los
programas que planteen en el municipio, en este caso nos encontramos con uno de varios problemas que
no ha mejorado en el Municipio de Arjona el cual trata sobre el abastecimiento de agua en las zonas
rurales, dado a esto varios propietarios se han visto en la tarea de realizar y buscar alternativas para
solucionar la falta de este recurso que es muy importante para el desarrollo de cualquiera actividad que
se desee realizar en sus territorios.
Tal problema se presenta en la finca “Bonaire” la cual cuenta con 55 hectáreas y según el PBOT del
Municipio de Arjona este se determinó con la clasificación de uso del suelo como industrial. (Concejo
Municipal de Arjona, 2020) En la actualidad las 55 hectáreas se encuentran disponibles para la
implementación de cualquier tipo de proyecto empresarial, uno de los proyectos que son muy viables y
de interés por parte de los dueños de la finca es la construcción de una planta de cultivos hidropónicos a
gran escala; para ello se necesitan realizar varios estudios, sin embargo, el más importante y se
fundamenta como la pregunta principal es ¿Cuál sería el escurrimiento superficial que captaría el arroyo
temporal de la finca, la estructura y ubicación del almacenamiento de aguas, adecuadas a la topografía y
necesidad hídrica que es demandada? ; para determinar esto se debe realizar una exhaustiva investigación
de la cuenca hidrográfica en la cual pertenece la finca, para así determinar si la oferta hídrica disponible
y la topografía del área de influencia permiten captar y almacenar la demanda hídrica de la finca.
4. Justificación
En este proyecto nos encontramos con varios motivos que fomentan a su elaboración, inicialmente se
identifica la necesidad tanto nacional como mundial por la seguridad hídrica, la interpretación de las
cuencas hidrográfica representa una magnitud de logros que se pueden adquirir al realizar un estudio del
manejo integrado de las cuencas hidrográficas las cuales dan impactos efectivos y permanentes en la
disponibilidad hídrica para la distribución espacial y temporal de la precipitación con obras de regulación
propuestas a las condiciones del ambiente.
El clima árido es uno de los principales problemas persistentes en las sociedades rurales gracias a que
este no permite desarrollar procesos sociales ni productivos en los territorios, dicho problema persiste en
la Finca “Bonaire” ubicada en Arjona – Bolívar la cual no cuenta con una disponibilidad hídrica de
ningún tipo a pesar de poder tener acceso al recurso, por lo tanto, sus terrenos hasta el momento no han
logrado potencializar toda esa oferta ambiental que hay en ellos, causando así por ejemplo pérdidas en
la vocación del uso del suelo y así mismo del recurso hídrico.
La importancia de contar el recurso hídrico recae en aquellos beneficios a futuro que se están
desaprovechando, beneficios no solo económicos sino también sociales y ambientales. Iniciando por la
parte económica, al contar con el recurso hídrico necesario se podrían realizar proyectos asociados a la
vocación y clasificación del uso del suelo siendo así para actividades agroindustriales, la implementación
12
de cualquier proyecto asociado al uso del suelo generaría una gran rentabilidad económica.(Canales
Sectoriales Horticultura, 2018) adicional a esto, una propuesta adecuada permite ahorros en gastos de
producción por consumo de aguas, ya que estas no serían solicitadas a un tercero, debido a que estas las
provee el ambiente directamente a la finca y estas pueden ser captadas y almacenadas para cuando se
cree la necesidad en épocas de sequías, como también hay altas probabilidades en la calidad de las
propiedades del agua recolectada para uso agrícola, significando que estas no necesiten de gastos en
tratamientos. Por eso la implementación de este generaría una oportunidad de emprendimiento en la
finca.
Continuando con el aspecto social, realizar este proyecto generaría un buen impacto en el municipio y
esto es debido a que, al tener una gran producción en masa a futuro, considerando el área de la finca, será
necesario contar con mano de obra para cada uno de los procesos, por lo tanto, este proyecto generaría
empleos e ingresos permanentes durante todo el año, al disponer del recurso hídrico para las
elaboraciones productivas.
Para finalizar, este proyecto respecto al aspecto ambiental es ideal debido a que al estudiar las alternativas
de captación de oferta hídrica proporcionada por las cuencas hidrográficas y al diseñar estructuras de
almacenamiento de aguas superficiales adaptadas a las propiedades del suelo y a la topografía del terreno,
no se crearían alteraciones inadecuades e innecesarias al ambiente, así mismo este podría tener un sistema
de distribución natural de aguas gracias a la presión por gravedad. De tal forma se crea un uso eficiente
y sostenible del agua que permite hacer frente a la escasez de esta en zonas de clima árido, con el uso de
tecnologías existentes se evita hacer una sobreutilización del recurso hídrico y del suelo (Beltrano &
Gimenez, 2015).
Cabe resaltar que este proyecto atiende a dos objetivos del desarrollo sostenible, siendo estos el número
12 el cual es Garantizar Modalidades de Consumo y Producción Sostenibles, gracias al tipo de
estructuras que serían creadas para el consumo y la producción sostenibles que dependen del uso de
recursos del medio ambiente, procurando hacer más y mejor con menos, gracias al aumento de la
eficiencia de los recursos. (UN, 2021)Por otro lado, acoge el objetivo 13 el cual es Adoptar Medidas
Urgentes para Combatir el Cambio Climático y sus Efectos, debido al progreso económico y social
descontrolado que se ha tenido durante los últimos tiempos, el cual ha causado una degradación ambiental
que está poniendo en peligro los mismos sistemas de los que depende nuestro futuro. por ello los empleos
verdes y con crecimiento sostenible ayudan a tomar medidas que hacen frente a este problema.(U.N.,
2021)
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5. Objetivos
5.1 General
Diseñar una propuesta de captación y almacenamiento de agua lluvia para uso agropecuario en la finca
“Bonaire” en Arjona – Bolívar.
5.2 Específicos
• Evaluar el patrón de comportamiento de aguas lluvia en los últimos 19 años en la cuenca
hidrográfica por medio de los datos suministrados por el IDEAM.
• Realizar la delimitación de la cuenca aferente de la finca para la ubicación de un reservorio de
acuerdo con la escorrentía superficial existente utilizando modelos de elevación digital.
• Proponer un sistema de almacenamiento de aguas superficiales con especificaciones técnicas y
costos de la obra.
6. Marco de Referencia
6.1 Estado del Arte
El estado del arte comprende varias literaturas de trabajos de investigación, informes, escritos, proyectos
y guías a nivel global y local, los cuales permitieron construir la investigación a partir de conocimientos
relevantes y actuales sobre el estudio y evaluación de cuencas hidrográficas para el adecuado uso y
aprovechamiento de estas.
6.1.1 Global
Según el artículo de la FAO Tecnologías para el uso sostenible del agua, América latina cuenta con
recursos hídricos suficientes para la implementación de medidas duras tal como la infraestructura física
para la captación, almacenamiento y distribución del agua con fines agrícolas, lo que incluye la
construcción por ejemplo de pozos, cisterna y tanques, siendo obras de captación de agua superficiales
adaptadas a las condiciones de la cuenca, que permiten hacer frente a la escasez de agua. Una de las
tecnologías existentes para el uso eficiente y sostenible del agua que ofrece la FAO en su artículo para
zonas secas son la recolección de agua de lluvia y la extracción de aguas subterráneas; técnicas que tienen
como complemento, el establecimiento de estructuras de almacenamiento. (FAO, 2013b)
Por su parte el Congreso Nacional del Medio Ambiente en México complementa la información sobre
los sistemas de captación de aguas lluvias en su artículo Captación de agua de lluvia, alternativa
sustentable, con la construcción de cisternas capaces de captar desde 73m3 hasta 2000m3 en zonas donde
la precipitación anual no sobre pasa los 600mm para el riego de cultivos bajo el sistema hidropónico.
(Duran et al., 2010) Esto se puede corroborar con el articulo Improved framework model to allocate
optimal rainwater harvesting sites in small watersheds for agro-forestry uses en Polonia el cual muestra
un modelo mejorado para asignar sitios óptimos de recolección de agua de lluvia en pequeñas cuencas
para usos agroforestales las cuales alcanzan a recolectar al año hasta 315,360 m3,(Terencio et al., 2017)
como también el articulo Multicriteria analysis and GIS modeling for identifying prospective water
14
harvesting and artificial recharge sites for sustainable water supply estudio de modelo hidrológico
realizado en la India, identifica los sitios adecuados para lograr la recolección de agua lluvia como
también la ubicación de la estructuras de recarga artificial utilizando el análisis de decisiones
multicriterio basado en el Sistema de Información Geográfica (SIG)(Singh et al., 2017)
Otros tipos de estudios relacionado con el anterior, mencionan información más detallada sobre los
modelamientos hidrológicos, en el libro Elementos Metodológicos para el Manejo de Cuencas
Hidrográficas elaborado por la Universidad Nacional de La Plata en argentina, menciona
estratégicamente la información relevante hidrológica, parámetros como por ejemplo el relieve, drenaje
o forma de la cuenca y metodologías aplicables para la determinación del escurrimiento superficial como
el método del número de curva, (F. Gaspari, Rodríguez, 2013)
Para finalizar, se identifica que los estudios que conciernen a las cuencas hidrográficas demuestran el
reconocimiento que se le debe dar a las soluciones basadas en la naturaleza, ya que como lo indica el
libro realizado por la UNESCO en Francia titulado The United Nations World Water Development Report
2018: Nature-Based Solutions for Water crear soluciones inspiradas y respaldadas por la naturaleza y el
uso o imitación de los procesos naturales, contribuyen a la gestión mejorada del agua gracias a que tienen
en cuenta las propiedades físicas, químicas y biológicas de los ecosistemas, que interactúan con todas las
rutas hidrológicas en el ciclo del agua. (WWAP, 2018)
6.1.2 Nacional
En el estudio realizado en el municipio de Albán – Cundinamarca titulado Propuesta de almacenamiento
de agua lluvia para suministrar al municipio de Albán utilizando HEC-GeoHMS se adecuo un diseño
hidrológico que analiza datos de las estaciones meteorológicas e información SIG, procesada en la
herramienta HEC-GeoHMS, cuantificando el agua lluvia aprovechable en la cuenca, con el objetivo de
dar solución por medio de un embalse a problemas como inundaciones y temporadas de sequía que crean
déficit de agua a la población, el estudio determinó que la precipitación de la cuenca anual es de 975,8
L/m2, teniendo en cuenta el área de la cuenca el cual era 6.781.661,8 m2, logran captar 2.779.493.994,58
Litros aprovechables anuales, superando la necesidad hídrica de 135.415.000 Litros, demostrando así
que la cuenca es capaz de abastecer a la población del municipio. (Forero Buitrago et al., 2020)
Un estudio hidrológico abarca derivadas evaluaciones que deben ser tomadas para crear un diseño
hidrológico, por ello en el artículo realizado en convenio por CORTOLIMA, CORPOICA, SENA y la
Universidad del Tolima llamado Evaluación Hidrológica Climatológica en Caldas ilustra derivadas
evaluaciones a la cuenca del rio Saldaña como por ejemplo información de los fenómenos de brillo solar,
nubosidad, humedad relativa, recorrido del viento, evaporación y evapotranspiración del área de
influencia del estudio, además de análisis de la información de precipitación y temperatura, con el fin de
tener balances hídricos, índices de aridez, humedad y escorrentía.(CARTOLIMA, CORPOICA, SENA,
n.d.)
En cuanto a los estudios realizados a las cuencas hidrográficas en el caribe encontramos en el documento
de Manejo de cuencas hidrográficas como estrategia para la implementación de corredores de
conservación-producción en áreas de bosque seco en el Caribe colombiano argumenta que para entender
el funcionamiento de los sistemas hídricos y sus interacciones es muy importante conocer el ciclo
hidrológico y su balance de agua. Así mismo incorpora información del plan de manejo y ordenamiento
de la cuenca (POMCA), para las estrategias de uso del agua de la cuenca por medio de jagüeyes, represas,
15
lagos artificiales, pozos artesanales y pozos profundos, para hacer frente a la escasez del agua ya que lo
reconoce como elemento vital, estructurante del medio natural y decisivo en la dinámica de los procesos
sociales y productivos. (EPA Cartagena, 2016)
Los estudios anteriormente mencionados corroboran y permite sintetizar que los estudios a las cuencas
hidrográficas por medio de modelos en sistemas de información geográfica, en la actualidad ayudan a
dar solución de problemáticas relacionadas con el recurso hídrico, al conocer a profundidad el
comportamiento de este, acoplándose a la oferta hídrica ya que se buscarían soluciones dependiendo de
la necesidad hídrica, disminuyendo a la vez las posibles afectaciones que la cuenca pueda tener al hacer
uso inadecuado de ella al no conocerla.
Para finalizar, los estudios permitieron evaluar y desarrollar conocimientos relevantes a tener en cuenta
para la investigación, como lo es recolectar información importante del área de influencia, por ejemplo
la cantidad y tipos de datos pluviométricos y datos geológicos para así lograr identificar cuál son las
características de la cuenca en la cual pertenece la finca “Bonaire”, de tal manera que se logre analizar
si la cuenca es capaz de suplir sin repercutir negativamente en ella, la necesidad hídrica para su uso
agroecológico.
6.2 Marco Teórico - Conceptual
Con el fin de tener una mayor comprensión, se presentará a continuación una contextualización de todas
aquellas temáticas relacionadas con la investigación.
6.2.1 Cuencas Hidrográficas
Partimos desde el tema central el cual es las cuencas hidrográficas, que son definidas como aquel
“espacio que es ocupado por un rio principal con sus afluentes, cuyos límites son determinados por la
topografía del terreno a partir de la divisoria de aguas topográfica” (F. Gaspari, Vagaría, 2013) o aquella
“área de aguas superficiales o subterráneas que se vierten a una red hidrográfica natural con uno o varios
cauces de caudal continuo o intermitente, que confluyen en un curso mayor, que, a su vez, pueden
desembocar en un río principal, depósito natural de aguas, laguna o directamente al mar”. (SENA, Min.
Ambiente, 1977) (EPA Cartagena, 2016) Al estudiar las cuencas hidrográficas se busca identificar todos
los aspectos que influyen en ella, de tal manera que se puede interpretar la relación entre las variables y
logre describir a detalle el comportamiento que esta pueda tener en determinado tiempo.
6.2.1.1 Ciclo Hidrológico
Las cuencas como lo hemos podemos evidenciar son un sistema continuo donde se relacionan varias
variables como lo son, el clima, el suelo, la cobertura vegetal hasta la presencia de los seres vivos en ella,
entre otras posibles variables. Este sistema con todos estos elementos es llamado ciclo hidrológico que
no es más que el “conocimiento particular del continuo movimiento del agua en una cuenca” (F. Gaspari,
Vagaría, 2013). El conocimiento previo de estas variables es clave para describir la cuenca.
6.2.1.1.1 Clima
El clima es la conformación de factores atmosféricos que llegan a ser una característica frecuente de un
determinado lugar en la superficie terrestre porque llegan a ser repetitivos en un periodo muy prolongado,
usualmente se determina el clima cuando se evalúa las características del lugar durante un tiempo
16
aproximado de 30 a 50 años. Elementos como la precipitación, el brillo solar, la nubosidad, la humedad
relativa, la presión y el viento la conforman.
6.2.1.1.1.1 La Precipitación
la precipitación se entiende como “el agua proveniente del vapor de agua de la atmósfera, que se
depositada en la superficie de la tierra de cualquier forma, como son lluvia, granizo, rocío y nieve.”
(CARTOLIMA, CORPOICA, SENA, n.d.) Dicha precipitación puede volverse escorrentía superficial, o
por el contrario puede infiltrarse en el suelo poroso subsuperficial o percolarse hasta suelos más
profundos, como también puede evaporarse o evapotranspirarse por la cobertura vegetal.
6.2.1.1.2 Suelo
El suelo es un factor importante en el ciclo, es aquel “que mantiene una constante relación en su sistema
trifásico (solido, líquido y gaseoso), dependiendo de cómo se de esas interacciones en el suelo se ve
reflejado en la distribución del agua, por lo que el conocimiento de las características físicas y químicas
del suelo es importante para determinar sus limitaciones y potencialidades en el ciclo. Las características
de este influyen debido a que, dependiendo su textura, estructura, porosidad, densidad aparente y real,
consistencia y temperatura, influyen en su capacidad de retención de humedad, infiltración a suelos más
profundos o por el contrario permeabilidad de agua. (L. Figueroa, 2020)
6.2.1.1.2.1 Textura del Suelo
La textura del suelo es aquella “proporción de partículas minerales de diverso tamaño presentes en el
suelo”. Las partículas minerales se clasifican por tamaño en cuatro grupos:
• Fragmentos rocosos: “diámetro superior a 2 mm, y son piedras, grava y cascajo.”
• Arena: “diámetro entre 0,05 a 2 mm. Puede ser gruesa, fina y muy fina. Los granos de arena
son ásperos al tacto y no forman agregados estables, porque conservan su individualidad.”
• Limo: “diámetro entre 0,002 y 0,5 mm. Al tacto es como la harina o el talco, y tiene alta
capacidad de retención de agua.”
• Arcilla: “diámetro inferior a 0,002 mm. Al ser humedecida es plástica y pegajosa; cuando seca
forma terrones duros.”
Como se puede observar la textura en conjunto con otras variables del suelo, influye en la preparación
mecánica del suelo, la capacidad de retención de humedad, permeabilidad, riego y drenaje del agua.
generando así, que el agua que alcanza al suelo al precipitarse pueda ser infiltrada o pueda ser almacenada
en el suelo hasta llegar gravitacionalmente a capas edáficas más profundas. Si la precipitación excede la
capacidad de infiltración edáfica, el exceso de agua que no es absorbida por el suelo, genera el
escurrimiento directo. (S. Garrido, n.d.)
6.2.1.1.3 Geomorfología
En los estudios de las cuencas hidrográficas también se tiene en cuenta el estudio geomorfológico del
área de influencia, debido a que es una herramienta esencial para diagnosticar las características físicas
del suelo, la geomorfología es “el estudio del origen y desarrollo sistemático de todas las formas del
relieve de la tierra”. La geomorfología se ve influenciada por el clima, la geología, la hidrología y en
algunos casos por la actividad antrópica. El proceso en conjunto de estos definió con el tiempo los cursos
de agua y la escorrentía, creando una red hidrográfica. Además de poder conocer e interpretar los cursos
del agua, se puede conocer con el estudio la dinámica, uso y manejo del suelo para poder estructurar y
adecuar (U. Nacional 2010)(G. Duque, 2003)
17
6.2.1.1.3.1 El Relieve y la Topografía.
El relieve “es una superficie con distintos niveles, que pueden formar un valle (llanuras), montaña o
meseta a cierta altitud sobre el nivel del mar, formando los relieves en el paisaje.” La topografía es por
su parte, es aquella que estudia y describe “el aspecto por el cual se caracteriza un lugar, debido a los
grados de inclinación del terreno” los cuales varían de relieve debido a los procesos de hidráulicos,
erosivos y cambios del suelo, ocasionado por el tipo de pendiente sea abrupta e irregular.” El relieve se
puede proyectar en mapas topográficos por medio de las curvas de nivel, las cuales son “una línea
imaginaria en la superficie de la tierra que conecta aquellos puntos que tienen la misma elevación con
respecto al nivel del mar”. (Gras, 2009)
6.2.1.1.3.1.1 Escorrentía Hidrológica Superficial
Ahora que se conoce el relieve y los tipos de suelo, es importante mencionar y denominar la relación
entre ellos que dependiendo de sus características causa el escurrimiento superficial, que es cuando “el
agua procedente de la lluvia y esta circula por la superficie del suelo sin poder infiltrarse en él y llega a
concentrarse en los cauces.” Los causes o lecho de un río “es el canal natural por el que circulan las
aguas generadas dentro de la cuenca hidrográfica.” Algunas razones de esto, es porque el relieve
dependiendo de su pendiente, la cobertura vegetal y el estado del suelo influye en el movimiento del agua
sobre la superficie del terrestre, debido a que por ejemplo a mayor inclinación de la pendiente mayor
movimiento y velocidad tiene el agua de escurrirse en el suelo, evitando que esta llegue a tener tiempo
para ser retenida o infiltrarse en el suelo. De tal forma estas aguas llegan a crear los caudales los cuales
son “el volumen de agua por unidad de tiempo que transporta el río.” (FAO, 2013a)
6.2.1.1.3.1.2 Características de la Cuenca
Con la topografía se puede definir características de las cuencas como sus límites, red de drenaje,
perímetro, área de la cuenca, curvas de nivel, entre otros.
• Divisoria de Aguas: Los relieves de un lugar permiten definir la divisoria de agua de una cuenca
hidrográfica, que es aquella que “engloba en un mismo territorio a las vertientes o laderas desde
las cabeceras de la cuenca y subcuencas hasta las cercanías del curso de aguas, a la llanura aluvial
rodeando al río y su cauce en todo su recorrido.”
• Área (A) (km2). Es la superficie encerrada por la divisoria de aguas. Su unidad de medida es
kilómetro cuadrado.
• Perímetro (P) (km): Es la medición de la línea envolvente de la cuenca hidrográfica, por la
divisoria de aguas topográficas.
• Longitud Axial (La) (km): Es la distancia existente entre la desembocadura y el punto más lejano
de la cuenca. Es el mismo eje de la cuenca.
• Ancho Perpendicular a La (Ap.) (km). Es la relación entre la superficie de la cuenca con La.
• La Red de Drenaje es aquella que se crea a partir del escurrimiento superficial de aguas que fluye
de manera permanente o temporal, por las laderas hasta llegar a los cauces (vertientes) en forma
conjunta con el agua de la capa freática que sale a superficie, hasta llegar hacia la desembocadura
de la cuenca hidrográfica
(Gras, 2009) (López, 1998)(F. Gaspari, Vagaría, 2013)
6.2.1.2 Manejo Integrado de la Cuenca Hidrográfica (MICH)
El conocimiento del comportamiento de la cuenta permite idear un manejo integrado de la cuenca
hidrográfica (MICH) que dan impactos efectivos y permanentes, gracias a que es “la gestión que el
hombre puede realizar en un determinado sistema hidrográfico para aprovechar y proteger los recursos
18
naturales que le ofrece con el fin de obtener una producción óptima y sostenida” como es en el caso para
el uso agrícola, se puede también observar que al hacer una buen estudio y se evalúa, organiza y controla
el manejo de la cuenca, se da un desarrollo sostenible del recurso . (F. Gaspari, Vagaría, 2013)
El conocimiento del comportamiento de una cuenca hidrográfica genera que la población humana pueda
tener seguridad hídrica la cual es verdaderamente importante ya que esta influye en las dinámicas
antropogénicas, en términos generales es “la disponibilidad confiable de agua cuantitativa y
cualitativamente aceptable para prestar servicios relacionados con ella en todas las actividades sociales
y económicas de manera sostenible”. Esta implica una estrategia de adaptación optimizada que genera a
su vez beneficios en el potencial productivo del agua y desde el punto de vista medioambiental mitigar
los riesgos relacionados con el agua, como las inundaciones, las sequías. (Blogs, 2014)
6.2.1.2.1 Ordenamiento Territorial
En un estudio MICH se debe tener en cuenta en el Plan de Ordenamiento Territorial (POT) del
municipio el cual “se define como el conjunto de objetivos, directrices, políticas, estrategias, metas,
programas, actuaciones y normas adoptadas para orientar y administrar el desarrollo físico del territorio
y la utilización del suelo.”, (Congreso De Colombia, 1997) la razón por la cual se debe considerar es
debido a las proyecciones que se tienen en el uso del suelo a futuro y que este podría repercutir con el
tiempo en la investigación, como también las modificaciones que se realicen en la cobertura en servicios
públicos.
6.2.1.2.1.1 Uso del Suelo
El suelo de un territorio municipal se puede clasificar en suelo urbano, suelo rural y suelo de expansión
urbana. estas clases de suelo son definidas por la ley 388 de 1997. Los suelos rurales son aquellos que
“no aptos para el uso urbano, por su destinación a usos agrícolas, ganaderos, forestales, de explotación
de recursos naturales y actividades análogas, así como usos recreativos.” (Ley 388 – 97) Uno de los tipos
de usos de suelo rural que son considerados en los POT son:
• Uso de suelo industrial: el cual hace referencia al uso del espacio para “el conjunto de procesos
y actividades que tienen como finalidad transformar las materias primas en productos
elaborados o semielaborados; utilizando para su transformación maquinaria y recursos humanos
organizados generalmente en empresas.” (U. Católica, 2014)
• Uso del suelo agrícola: “son terrenos fértiles ocupados por cultivos agrícolas intensivos, de
mayor productividad, con buenas perspectivas de mercado, que deberán contar con
infraestructuras y formas de gestión adecuadas. Generalmente se trata de zonas con sistema de
riego, en ocasiones protegidas en invernadero de distintos tipos, que disponen de acceso a
mercados o formas de transformación industrial que les proporciona estabilidad en el tiempo.”
(Alcaldía de Medellín, 2006)
• Uso mixto: Son los “constituidos por la mezcla de actividades agrícolas, pecuarias, áreas de
esparcimiento, vivienda campesina, vivienda campestre, pero donde debe prevalecer el
mantenimiento de un paisaje caracterizado por bajas densidades e índices de ocupación bajos y
unas actividades de producción primaria (cultivos agrícolas y forestales) de predominio.”
(Alcaldía de Medellín, 2006)
6.2.1.2.1.2 Servicios Públicos
Los servicios públicos tales como el alcantarillado, acueducto, energía o gas, contribuyen al cubrimiento
de una necesidad básica que requiere una población para su desarrollo social y económico. En Arjona
19
en cuanto a lo relacionado con la disponibilidad del recurso hídrico para la población, “desde el año de
1996, se crea como empresa comercial e industrial del estado a ACUALCO S.A., para garantizar el
suministro de agua potable a los municipios de Arjona y Turbaco.”. (Concejo Municipal de Arjona,
2020)
6.2.1.2.2 Autoridad Ambiental del Territorio
Para el regular el uso del agua superficiales y subterráneas, la legislación colombiana dicta que se debe
hacer solicitud de permiso y concesiones a la autoridad ambiental competente para el otorgamiento de la
ejecución de una obra o actividad. (Dec. 2041 de 2014) (Republica de Colombia, 2014) la autoridad
ambiental es aquella que “define los mecanismos que incentiven el uso eficiente y ahorro del agua,
otorgando licencias o permisos para adelantar cualquier clase de proyecto que consuma agua.” En Arjona
para la elaboración de cualquier proyecto que sea relacionado con los recursos naturales, le corresponde
a CARDIQUE como entidad competente y con jurisdicción en el municipio, este exige que se incluya en
el un estudio de fuentes de abastecimiento, la oferta de aguas lluvias y que se implante su uso si es técnica
y económicamente viable. (Congreso de la república de Colombia, 2012)
6.2.1.2.3 Métodos de Estudios para el Manejo Integrado de las Cuencas Hidrográficas
En la actualidad la tecnología ha permitido que se puedan crear modelos de simulación que permitan
visualizar, gestionar, editar y analizar información digital espacial - geográfica, que simulan el estado de
un sistema natural, por medio de softwares, programas de sistema de información geográfica (SIG) que
procesa datos ráster, vectoriales y bases de datos geográficos.
Los datos ráster son “una matriz de celdas o píxeles, organizadas en filas y columnas o una cuadrícula,
en la que cada celda contiene un valor que representa información, como la temperatura o el relieve. Los
rásteres son fotografías aéreas digitales, imágenes de satélite, imágenes digitales.” por otro lado, los datos
vectoriales “proporciona una manera de representar “objetos espaciales” del mundo real dentro de un
ambiente SIG, los cuales pueden componerse de una o más vértices, un vértice describe una posición en
el espacio, se le conoce como punto, cuando son dos o más pueden ser una polilínea, hasta conformar un
polígono. Estos objetos tienen atributos, que consiste en texto o información numérica que los describe.”
(ArcGIS, 2021)
Algunas plataformas de entidades privadas o públicas tanto a nivel global como nacional, que
proporcionan datos ráster, vector o datos geográficos son:
• Base de datos abierta del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales
(IDEAM) entidad que “garantizar la disponibilidad y calidad de la información ambiental que se
requiera para el logro del desarrollo sostenible del país” así como también tiene el objetivo de
“suministrar los datos e información que se requieran por parte del Ministerio del Medio
Ambiente”.(República De Colombia, 1994) Dicha página proporciona datos
hidrometeorológicos como brillo solar, caudales, precipitación, humedad, entre otros.
• Base de datos abierta del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC) entidad que “maneja
información geográfica para la planificación y gestión de los recursos naturales de una región”.
Por ello, Dicha página “consolida, actualiza y administra datos geográficos en formato shapefile
o metadato para la gestión ambiental y planificación del territorio. (IGAC Geoportal, 2021)
• Portal EARTH DATA NASA. Entidad que maneja información geográfica satelital de misiones
realizadas como la misión de Alos Palsar que toma información geográfica del terreno en alta
resolución corregido y genera los modelos de elevación digital (DEM). (Earth Data Nasa, 2021)
20
• Programa Google Earth Pro de Google, entidad que permite visualizar y gestionar información
un conjunto de datos geoespaciales de manera pública e incluye imágenes de alta resolución para
su importe los datos del sistema de información geográfica(GIS) (Google Earth Pro, 2009)
Por otro lado, cabe resaltar que, así como los programas SIG procesa bases de datos por medio de los
modelos que este tiene integrado, hay otros programas de tratamiento de datos como Colaboratory, o
"Colab", el cual es un servicio de Google Research, que permite “manejar y crear códigos de lenguaje de
programación de Python a cualquier usuario en el navegador.” Dicho programa es ideal para el análisis
de gran cantidad de datos suministrados en periodos largos. (Google Colab, 2021)
Crear un modelo hidrológico que pueda representar a la realidad es muy complejo de realizar, sin
embargo, existen modelos que permiten crear y visualizar la cuenca hidrográfica de un terreno, la red
hidrográfica de drenajes o escurrimiento superficial y tránsito de caudales de la cuenca.
.
6.2.1.2.3.1 Modelo HEC-HMS
El programa de computación Sistema de Modelamiento Hidrológico (HEC-HMS) fue creado por el
centro de Ingeniería Hidrológica, del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU.
El modelo “simula procesos de simulación de precipitación - escurrimiento y la transformación de lluvia
histórica o hipotética en escurrimiento, a través de un sistema que integra diferentes métodos hidrológicos
ya sea concentrados o distribuidos para el tránsito de caudales, entre otros.” HEC-HMS “es un modelo
agregado debido a que el alcance espacial se limita a un punto, cada unidad (subcuenca) es tratada como
un promedio ponderado de la superficie real.”(F. Gaspari, Rodríguez, 2013)
6.2.1.2.3.2 Modelo HEC-GeoHMS ArcGIS
HEC-GeoHMS es “una herramienta complementaria para el programa ArcGIS, que realizar un modelo
hidrológico que delimita la red hidrológica que compone la cuenca, de igual manera simula el caudal de
llenado en la cuenca, entre otros componentes que ofrece la extensión.” Esta herramienta se puede utilizar
aplicando la metodología de Bhatt y Pandya, ya que la herramienta HEC-GeoHMS puede utilizar
información DEM, de la misión de Alos Palsar, adquiriendo de estos datos hidrológicos de la zona de
interés con el objetivo de analizar el territorio para adecuaciones de diseños como por ejemplo para un
embalse. (F. Buitrago, 2020)
6.2.2 Métodos para la Captación y Almacenamiento de Aguas.
El uso eficiente y sostenible del agua por medio de infraestructuras de distribución espacial y temporal
de la precipitación con obras de regulación, incide positivamente en innumerables procesos productivos
y sociales que buscan alternativas tecnológicas para hacer uso más optimizado del agua en sus
actividades, adquiriendo así a la seguridad hídrica y adaptación al cambio climático.
6.2.2.1 Identificación del Sitio Ideal para un Reservorio de Agua.
Uno de los pasos más importantes para el manejo hidrológico de un territorio podría ser el diseño y
análisis de las Líneas Clave (Keyline), o Diseño Keyline, este método, es capaz de “aumentar el control,
almacenaje y aprovechamiento óptimo del agua que fluye sobre la superficie del suelo ya sea de lluvia o
de arroyos, al ubicar el sitio de captación ideal.” Dicho método fue creado por el señor P.A. Yeomans;
en el cual por medio de las Líneas Claves que son “la curva de nivel o contorno que se extiende a ambos
21
lados de un Punto Clave” este punto no es más que “el punto de partida de un cauce de agua”, el cual se
encuentra entre dos laderas en un sitio elevado, el agua siempre confluye en un punto preciso de la
pendiente llegando en algunos casos a una depresión natural ancha y plana, esta sería ubicación ideal
para un reservorio de aguas. (Gras, 2009)
6.2.2.2 Aspectos Técnicos de la Planeación y Construcción de la Infraestructura Del Reservorio de
Agua
Los siguientes son aspectos técnicos de diseño, datos, cálculos y análisis que se deben tener en cuenta en
el proceso de planeación y construcción de un reservorio de agua.
6.2.2.2.1 Evaluaciones y/o Consideraciones Previas.
6.2.2.2.1.1 Análisis de la Hidrología, Geomorfología y el Suelo del Cuenca Hidrográfica
Con las características morfométricas de la cuenca anteriormente mencionadas, se puede deducir que
comportamientos u otras características se pueden presentar en la cuenca.
• Coeficiente de compacidad de Gravelius (Kc). el cual es “un valor adimensional y permite
relacionar el perímetro de la cuenca con el perímetro de un círculo de área equivalente al de la
cuenca”, definiendo la forma y la superficie que abarca la cuenca vertiente; Según el valor la
forma de la cuenca puede variar desde un “Kc = 1,00 que representa una cuenca redonda; 1,25,
oval redonda; 1,50 oblonga; e igual o mayor a 1,75 cuenca rectangular oblonga. Su valor será
mayor que la unidad y crecerá con la irregularidad de la forma de la cuenca.”
• Factor de forma (IF). siendo “un valor adimensional que muestra la tendencia de la cuenca
hacia las crecidas”. Cuando IF es similar a 1, representa una cuenca de forma redondeada o por
el contrario cuando el IF es menor representa una cuenca alargada, rectangular.
• Densidad de drenaje (Dd): valor establecido por Horton que relaciona todos los cursos de agua
que drenan por la cuenca con respecto al área de la cuenca.
• Pendiente Media de la Cuenca (%) Valor en forma porcentual que varían según el tipo de relieve
e influye en el escurrimiento superficial, se divide en “pendientes muy planas cuando el relieve
es menor del 0.5 %, plano de 0.5 a 1 %, suave de 1 a 3 %, con lomas de 3 a 12 %, relieve
accidentado del 12 a 20 %, muy fuerte de 20 a 50%; escarpado entre 50 y 75 %, y mayor al 75 %
se corresponde a un relieve muy escarpado”
• Longitud del cauce principal (Ln)(km): Es la longitud definida con la sumatoria de las longitudes
de todos los cursos de agua que conforman el cauce principal.
• Pendiente media del cauce (J) (%): Valor que puede ser expresado en porcentaje, se adquiere a
partir del desnivel topográfico sobre el cauce principal y la longitud axial de este. (Ilex, 2015)
• Tiempo de concentración a partir de la fórmula empírica de Kirpich (Tc). Es el tiempo que
tarda el agua superficial en contribuir hasta el caudal de salida, esto se puede obtener por medio
de la altitud y la longitud desde el nacimiento del drenaje hasta la desembocadura de este en la
cuenca (F. Gaspari, Vagaría, 2013).
• Determinar la Capacidad de Retención e Infiltración de Agua en el Suelo, para interpretar la
permeabilidad existente del suelo que influye en el escurrimiento superficial. La interpretación
se puede tener por medio del análisis entre las propiedades físicas del suelo (textura, consistencia,
porosidad y densidad.) (L. Figueroa, 2020)
• Coeficiente de Escorrentía (c) Es aquella “fracción de agua de lluvia total precipitada que
realmente genera escorrentía superficial una vez se ha saturado el suelo por completo.” Su valor
el cual es adimensional depende de las características concretas de la cuenca que determinan la
22
infiltración del agua en el suelo. (Jennings, 2015) Para estimar este valor adimensional se realiza
por medio de las tablas que relacionan el tipo de pendiente, vegetación y tipo de suelo en la
cuenca, una de las tablas elaboradas más reconocidas son las realizadas por Raws, Molchanov y
Prevert.(Asensio et al., 2011)
• Intensidad de una lluvia fuerte (I) (mm/h) por medio de la curva IDF (Intensidad Duración
Frecuencia) que determina la intensidad de lluvia en función del tiempo de concentración, que
“estima la probabilidad de ocurrencia, o frecuencia (F) expresada en años, conocida también
como periodo de retorno.” (CURVAS IDF - IDEAM, 2021)
(Gras, 2009) (F. Gaspari , Rodrigues, 2020) (Cerignoni & , Rodrigues, 2015)
6.2.2.2.1.2 Cálculos Hidrológicos del Reservorio y la Cuenca Hidrográfica
• Cálculo Disponibilidad Hídrica Superficial de la Cuenca (m3/mes) Se realiza por medio de la
recolección de datos de la precipitación diaria dada en el área aferente de la cuenca, como mínimo
en sus últimos 20 años, para evaluar las características del comportamiento de la cuenca, al
determinar la media mensual multianual, dato “calculado para cada mes con base a los años de
precipitación de la serie en estudio”, mensuales máximas son las “corresponden a las máximas
precipitaciones observadas para cada mes en particular.”, mensuales mínimas se refiere “a las
mínimas precipitaciones observadas para cada mes en particular, media anual multianual “indica
la media de los valores totales anuales de precipitación con base en los años de la serie en
estudio.”, media anual ponderada “corresponde a la media de los totales anuales de precipitación
con base en los años de la serie en estudio de acuerdo a las áreas de influencia de cada estación
climática.”, la última variable es la media mensual general “Es la relación entre la media anual
y el número de meses del año (12).”(CARTOLIMA, CORPOICA, SENA, n.d.)
En cualquiera de los casos en el que se desee conocer el valor de la precipitación en la cuenca, se
debe considerar el coeficiente de escorrentía superficial
• Cálculo del Volumen de Agua (m3) requerido para abastecer necesidades de agua para uso
doméstico, riego y otros; el volumen de agua siempre se expresa en metros cúbicos (m3), cada
m3 equivale a 1,000 litros. Con este dato ya establecido, se procede a analizar todas las fuentes
hídricas disponibles en el terreno y determinar si se justifica o no la construcción del reservorio.
• Cálculo de la Superficie de Captación, este cálculo se puede determinar por medio de un modelo
de elevación digital en SIG el cual arroja la divisoria de agua de la cuenca dependiendo de la
geoforma del terreno, en cuanto a sus tipos de laderas, pendientes, crestas y valles que haya en el
área de influencia, siendo esta la superficie de captación que influye en el comportamiento del
flujo del agua según sea su pendiente.
• Calculo Estimación del Caudal del Escurrimiento Superficial en los Arroyos Temporales, este
depende de las pendientes que se encuentren en la cuenca, la concentración de las aguas, la
cubierta vegetal existente y la permeabilidad de los suelos. uno de los métodos más conocidos
para estimar los caudales existentes es el Método Racional, “método que ha sido utilizado por
más de un siglo debido a que es simple y práctico” este tiene en cuenta el coeficiente de
escorrentía, la intensidad de la precipitación y el área de la cuenca hidrográfica. (FAO).
Sin embargo, hoy en día el programa WEAP el cual “es una herramienta computacional para la
planificación integrada de recursos hídricos” proporciona modelos y bases de datos, que estiman
en nuestro caso interés información de los caudales presentes en los ríos o arroyos presentes en
la cuenca. (WEAP, 2021)
23
6.2.2.2.2 Técnicas de Construcción de un Reservorio de Agua
El diseño y planeación técnico para la construcción apropiada de un reservorio de agua. Se caracteriza
por:
6.2.2.2.2.1 Diseño y Modificaciones De La Superficie Del Terreno
Al identificar el sitio adecuado para la ubicación del reservorio, según los resultados topográficos por el
diseño Keyline, se analiza y diseña las modificaciones del terreno donde ira reservorio dependiendo de
sus necesidades de almacenaje. La logística de diseño se maneja por un orden de prioridades, como se
vio anteriormente en las consideraciones.
6.2.2.2.2.1.1 Obra de almacenamiento de Aguas.
Algunas de las obras de almacenamiento de aguas más conocidas son las cisternas, las cuales son una
“estructura que contribuye con una gran cantidad de almacenamiento de agua, por ello, deben ser
construidas de materiales resistentes que soporten un inmenso peso de agua, materiales como por ejemplo
el Polietileno de alta densidad” (FAO, 2013b) también podemos encontrar obras muy viables y de bajo
costo como lo son los Bordos, los cuales también son conocidos como represa, reservorio, tanque de
tierra o embalse; estos se caracterizan por tener “paredes de tierra cuyo contenido de arcilla es muy alto,
y puede reforzarse su impermeabilidad con otros materiales para almacenar gran cantidad de agua.”
(Secretaria Distrital de Ambiente, 2020)
6.2.2.2.2.1.2 Estructura del Reservorio Excavado.
La estructura de este se realiza debajo del nivel original del suelo, se conforma por Canales de
Conducción y Desviación los cuales se encargan de “captar y desviar, hacia un reservorio, las
escorrentías producidas por el agua de lluvia o cualquier otra fuente de agua, por ejemplo, un arroyo de
temporal y al mismo tiempo, promover la infiltración de agua en el terreno.” (Gras, 2009) estos canales
se ubican en la línea clave a ambos lados del punto clave, su tamaño depende de la precipitación, el área
de captación y la cantidad de agua que deben captar o desviar. El canal debe tener un Derramadero para
el exceso de agua, el ancho de este desagüe se calcula en función del caudal del canal y su nivel de
desagüe debe ser por encima del nivel del agua. Otro elemento es el Talud el cual es una pared lateral del reservorio con cierta inclinación que no debe
superar la altura natural del terreno. El talud debe tener un Libre Bordo, siendo este el diferencial de
altura entre el nivel máximo del agua y la parte superior de almacenamiento necesario. Por último, el
Tubo de Desagüe que debe ir ubicado en la parte superior del reservorio y debe ir conectado al Canal de
Riego, controlando el agua con una válvula. (FAO, 2013a)
Para finalizar, si se desea aumentar la impermeabilidad, se puede realizar con concreto, plástico o
geomembrana de PVC.
6.2.2.2.2.1.3 Cálculos y Consideraciones para la Construcción de un Reservorio de Agua
• Calculo Dimensionamiento de la Estructura del Reservorio Se realiza con cálculos de geometría
general para cada una de sus partes.
• Calculo Volumen Total del Reservorio, se determina por la cantidad de agua requerida más el
nivel máximo de aguas, al igual debe tenerse en cuenta, las pérdidas por evaporación e infiltración
y el agua de reserva.
24
• Cálculo del tiempo requerido de almacenamiento, El tiempo de almacenaje de agua depende
directamente de la cantidad de lluvia que cae en una región determinada, el área de captación y
el tamaño del reservorio.
• Costos de los Elementos Necesarios para la Ejecución de uno Reservorio de Agua Los costos
de este tipo de práctica son muy variables, al depender de las dimensiones y requerimientos de la
obra en las diferentes situaciones.
• Consideraciones Adicionales en la Construcción de un Reservorio
- Aumento de Impermeabilización del área de captación, para ello se puede hacer uso de
diversos materiales sintéticos como el plástico para el revestimiento como por ejemplo el uso
de mantas, láminas o geomembranas.
- Fecha de Inicio de Obras, Considerando las posibles alteraciones de la construcción como
consecuencia de los factores ambientales, “la zona de trabajo en cada etapa deberá estar tan
seca como sea posible durante la construcción”, de tal manera se disminuye la creación de
grietas. (Asensio et al., 2011)
- Levantamiento de Cobertura Vegetal y Compactación del Suelo en el Área, “El terreno de
base es decir el fondo y paredes debe estar perfectamente compactado, alisado y limpio de
piedras, raíces y otros detritos que puedan forzar y perforar el material”. Dicho proceso al
requerir mucho trabajo se debe realizar con maquinaria pesada. (FAO, 2013a)
- Construcción Aguas Arriba del Área de Distribución, si la topografía lo permite, el
reservorio se puede construir estratégicamente aguas arriba para utilizar a favor la presión por
gravedad y crear una distribución del recurso.
- Cercado del Reservorio, Esto ayudaría a evitar que los animales tales como bovinos y
equinos, lleguen a beber agua del reservorio y se pueda ocasionar un daño a la manta, láminas
o geomembranas implementada, así mismo evitar el riesgo de lastimarse o ahogarse el animal.
(FAO, 2013a) (Asensio et al., 2011)
6.3 Marco Normativo
En el territorio colombiano han establecido una serie de decretos, resoluciones y leyes en temas referentes
al recurso natural hídrico, al debido uso de este, solicitud de permisos, entre otros. A continuación, se
relaciona el marco legal aplicable al desarrollo del presente proyecto.
Tabla 1. Marco legal representativo
NORMA DICTA CONTRIBUCION
GE
NE
RA
L
Ley 99 de
1993
Crear el Ministerio de Medio
Ambiente, de reordenar el
Sector Público encargado de
la gestión y conservación del
medio ambiente y los
recursos naturales
renovables. (Congreso de
Colombia, 1993)
Relación con los Sistemas Nacionales de
Investigación Ambiental y de Información
Ambiental ofrece recursos e instrumentos,
involucrados en el tema ambiental con el fin de
promover un modelo de desarrollo sostenible.
Creó el Instituto de Hidrología, Meteorología y
Estudios Ambientales (IDEAM) como un
establecimiento público adscrito al Ministerio del
Medio Ambiente. (Ley 99, 1993)
25
Ley 23 de
1973 (Art.
7)
Principios fundamentales
sobre prevención y control de
la contaminación del aire,
agua y suelo. (Congreso de la
república de Colombia, 1973)
Art. 7 El Gobierno Nacional podrá crear incentivos y
estímulos económicos para fomentar programas e
iniciativas encaminadas a la protección del medio
ambiente.
Art. 14. Dentro del Presupuesto Nacional, el
Gobierno deberá incluir un rubro especial, con
destino exclusivo a programas de preservación
ambiental. (Ley 23, 1973, art. 7)
Decreto -
Ley 2811 de
1.974
Código nacional de los
recursos naturales renovables
RNR y no renovables y de
protección al medio
ambiente. (INDERENA,
1974)
Artículo 21.- Mediante el sistema de informaciones
ambientales se procesarán y (Ley 2811, 1974, art.21)
analizarán, por lo menos especies de información de
Cartográfica, hidrometeorológica, hidrológica,
hidrogeológica y climática; edafológica, geológica,
sobre usos no agrícolas de la tierra, inventario
forestal, inventario fáunico.
Artículo 22.- Las entidades oficiales suministrarán la
información de que disponga o que se les solicite, en
relación con los datos a que se refiere el artículo
anterior. (Ley 2811, 1974, art.22)
Decreto
1600 De
1994
Dirección y coordinación del
Sistema de Información
Ambiental. IDEAM- dirigirá y
coordinará el Sistema de
Información Ambiental( LA
REPUBLICA DE
COLOMBIA, 1994)
Garantizar la disponibilidad y calidad de la
información ambiental que se requiera para el logro
del desarrollo sostenible del país y suministrar los
datos e información que se requieran por parte del
Ministerio del Medio Ambiente. (Ley 1600, 1994)
Decreto
2041 de
2014
Define la licencia ambiental
(LA): naturaleza, modalidad y
efectos; contenido,
procedimientos, requisitos y
competencias para el
otorgamiento de
LA.(COLOMBIA, 2014)
Debido diligenciamiento para solicitud de Licencia
ambiental, que otorga la autoridad ambiental
competente para la ejecución de una obra o actividad.
(Dec. 2041, 2014)
Decreto
2570 De
2006
Artículo 2. El IDEAM
publicará y actualizará
permanentemente en su
Página web sobre la
información de los laboratorios
ambientales acreditados para
conocimiento de las
autoridades ambientales
competentes y demás personas
interesadas. (LA REPUBLICA
DE COLOMBIA, 2006)
Laboratorios acreditados para dar información
cuantitativa física, química y biótica para los estudios
o análisis ambientales requeridos por las autoridades
ambientales competentes, e información de carácter
oficial relacionada con el recurso agua. (Dec. 2570,
2006, art. 2)
AG
UA
Decreto -
Ley 2811 de
1974, libro
II parte III
Código nacional de recursos
naturales renovables de las
aguas no marítimas, para su
Clasificación, uso,
Prevención y control de
Expresa el modo de adquirir derecho al uso de las
aguas desde el Articulo 86, expresando que estas se
pueden hacer uso en virtud de concesión, en el
artículo 96 habla sobre el procedimiento para el
otorgamiento. (Ley 2811, 1974, libro II)
26
contaminación.(INDERENA,
1974)
Decreto
1541 de
1978
Art. 54 a 66 Procedimientos
para otorgar concesiones de
agua superficiales y
subterráneas. (REPUBLICA
DE COLOMBIA
MINISTERIO DE
AGRICULTURA, 1978)
Para cumplir los objetivos establecidos por el
artículo 2 del Decreto - Ley 2811 de 1974, este
Decreto tiene por finalidad reglamentar las normas
relacionadas con el recurso agua en todos sus
estados. (Dec. 1541, 1978, Art. 54-66)
Decreto
4742 de
2005
Reglamenta el artículo 43 de
la Ley 99 de 1993 sobre tasas
por utilización de aguas. (El
Presidente de la República de
Colombia, 2005)
Ayuda a determinar monto para pagar por cada
usuario por el producto de la tarifa unitaria anual de
la tasa por utilización de agua, expresada en
pesos/m3, y el volumen captado, expresado en
metros cúbicos (m). (Dec. 4742, 2005, Art. 43)
Decreto
1324 De
2007
REGISTRO DE USUARIOS
DEL RECURSO HIDRICO.
(J. Lozano, 2007)
Expresa que las Autoridades
Ambientales Competentes deberán realizar el
Registro de Usuarios del Recurso Hídrico en las
cuencas hidrográficas priorizadas en su jurisdicción.
Los usuarios obtendrán la información del registro
de concesiones a que se refiere el artículo 257 y
siguientes del Decreto 1541 de 1978, (Dec. 1541,
1978, Art. 257)
Decreto
1575 De
2007
Establecer el sistema para la
protección y control de la
calidad del agua, con el fin de
monitorear, prevenir y
controlar los riesgos para la
salud humana causados por
su uso. (PRESIDENTE DE
LA REPÚBLICA DE
COLOMBIA, 2007)
Aplica a todas las personas prestadoras que
suministren o distribuyan agua para
consumo humano, ya sea cruda o tratada, en todo el
territorio nacional,
independientemente del uso que de ella se haga para
otras actividades económicas. (Dec. 1575, 2007)
SU
EL
O Ley 388 de
1997.
Ordenamiento territorial, que
reglamenta los usos del
suelo(CONGRESO DE
COLOMBIA, 1997)
Establece el adecuado uso del suelo en el artículo 33.
(Ley 388, 1997, Art. 33)
(Elaborado por Autor, 2021)
6.4 Marco Geográfico
La finca Bonaire se encuentra ubicada en el departamento de Bolívar exactamente en el municipio de
Arjona, sus coordenadas son 10°11'17.8"N 75°18'11.6"W al norte del país colombiano, esta se encuentra
a una altitud de 63 m s. n. m., cuenta con una extensión territorial de 55 hectáreas.(Concejo Municipal
de Arjona, 2020)
Macro localización:
Municipio Arjona – Bolívar
27
Ilustración 1. Fotografía satelital ubicación finca Bonaire, Macro localización.
Imagen 1. Fotografía satelital tomada en Finca Bonaire. (Google, 2020)
Micro localización:
Corregimiento de Gambote
Ilustración 2. Fotografía satelital ubicación finca Bonaire, Micro localización.
Imagen 2. Fotografía satelital tomada en Finca Bonaire. (Google, 2020)
6.5 Marco institucional
Tabla 2. Organigrama institucional del proyecto.
28
Nivel Instituciones
Internacional
EARTH DATA NASA WEAP - SEA
Desarrollo de los productos de datos ASTER
GDEM
Desarrollo de datos
Hidrológicos
Nacional Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible
INVEMAR IDEAM IGAC ANLA Servicio
Geológico
Colombiano
Centro de
investigaciones
oceanográficas
e hidrográficas
Suministro de
Datos
Hidrológicos
Suministro
de mapas
oficiales y
cartografía
de
Colombia
Otorgamiento
de Licencia
Ambiental
Investigación
científica
básica y
aplicada del
potencial de
recursos del
subsuelo
colombiano
Departamental
/ Regional
CARDIQUE / Gobernación de Bolívar
Local Alcaldía de Arjona
Planes de Ordenamiento Territorial
Academia de
Investigación
Universidad el Bosque
(Elaborado por Autor, 2021)
7. Metodología
La metodología utilizada en el presente trabajo está encaminada al logro de los objetivos específicos
planteados.
7.1 Metodología Estructural
7.1.1 Enfoque
El enfoque del proyecto es mixto, debido a que implica un proceso de recolección, análisis y vinculación
de datos tanto cuantitativos como cualitativos en la misma investigación con el objeto de responder el
planteamiento del problema.(Hernández Sampieri, 2014) El proyecto es cuantitativo, debido a que
realizan cálculos matemáticos y estadísticos de los datos de precipitación de la cuenca hidrográfica desde
el año 2000 al 2020, para así estimar los valores de la cantidad de captación hídrica mensual y anual de
la cuenca, área de la cuenca, entre otros valores, al igual el proyecto es cualitativo debido a que al tomar
datos descriptivos de la zona como el tipo de relieve se puede deducir la ubicación, la forma de los canales
de drenaje y las curvas de nivel del área, como también con los datos de precipitación se puede describir
29
las épocas de invierno y verano de la zona, los meses con mayor precipitación y los meses con menor
precipitación.
7.1.2 Alcance
El alcance del proyecto descriptivo, debido a que se inicialmente estudia la descripción de la zona, al
medir y recoger información sobre los conceptos y variables que interfieran, como, por ejemplo: ¿Cuál
es el área total de la Cuenca hidrográfica perteneciente a la finca, ¿Dónde seria la ubicación ideal de
captación y almacenamiento de agua?, ¿Cuánta es la cantidad de agua capaz de captar la cuenca
hidrográfica? ¿Cuáles son las épocas de invierno y verano de la zona?, ¿cuáles son los meses con mayor
y menor precipitación en la zona?, ¿Como es el comportamiento de la cuenca hidrográfica?
7.1.3 Método
El método utilizado en el proyecto es descriptivo, debido a que tiene como finalidad, definir, clasificar,
catalogar o caracterizar el objeto de estudio. la descripción es tanto cualitativa como cuantitativa, se hace
un razonamiento que posibilita obtener conclusiones a partir de datos numéricos.
7.1.4 Técnica e Instrumentos
A continuación, se especificarán las técnicas e instrumentos que se utilizaron para el cumplimiento de
cada uno de los objetivos planteados.
Tabla 3. Técnicas e Instrumento para el cumplimiento de cada objetivo.
Objetivo General Objetivo Especifico Técnica Instrumento
Diseñar una
propuesta de
captación y
Almacenamiento
de Agua Lluvia
para Uso
Agropecuario en la
Finca “Bonaire” en
Arjona – Bolívar.
Evaluar el patrón de
comportamiento de
aguas lluvia en los
últimos 19 años en la
cuenca hidrográfica
por medio de los
datos suministrados
por el IDEAM.
Análisis cuantitativo
de datos
precipitación de la
cuenca
Página Web de Datos Abiertos
del IDEAM, Código
Colaborativo de Google
Análisis
comportamiento de
la cuenca
hidrográfica en el
área de influencia
Programa QGIS, Código
Colaborativo de Google
Realizar la
delimitación de la
cuenca aferente de la
finca para la
ubicación de un
embalse de acuerdo
con la escorrentía
superficial existente
utilizando modelos
de elevación digital.
Geo proceso de
Datos Ráster y
Vector
Google Earth Pro. (Archivo
KML - información geográfica)
Análisis
comportamiento de
la cuenca
hidrográfica en el
área de influencia
Alos Palsar (Archivo Ráster
DEM - información geográfica)
30
Identificar ubicación
ideal para captación
y almacenamiento de
aguas
Capas de Información
geográfica en el Programa
QGIS
Página Web de Datos Abiertos
del IGAC, Mapas de Suelo
(Archivo Shapefile -
información geográfica)
Modelo HEC-GeoHMS QGIS
Proponer un sistema
de almacenamiento
de aguas superficiales
con especificaciones
técnicas y costos de la
obra.
Análisis de los
aspectos técnicos de
la planeación y
construcción de la
infraestructura
de almacenamiento
Software Sistema RW7
Herramienta computacional
WEAP
Herramienta floorplanner
(Elaborado por Autor, 2021)
7.2 Metodología Experimental
La metodología planteada se desarrolló a partir de los objetivos específicos. A continuación, se describe
la metodología específica utilizada que cumplió con los requerimientos de cada objetivo específico.
7.2.1 Búsqueda Bibliográfica
Inicialmente el estudio partió de una búsqueda bibliográfica en diferentes bases de datos, dentro de los
cuales se usaron con mayor frecuencia Science Direct, Google Academic y Scielo. La búsqueda de
información se realizó bajo condiciones de que la fuente de información verifica y en lo posible
actualizada, la mayoría de los resultados arrojados fueron de artículos científicos, monografías y libros,
asociados palabras claves como “manejo de cuencas hidrográficas”, “Captación de aguas lluvia”, “GIS”,
entre otras.
7.2.2 Evaluación del Patrón de Comportamiento de Aguas Lluvia en los Últimos 19 Años en la
Cuenca Hidrográfica.
La metodología aplicada para el estudio de la precipitación, se realizó por medio de la recolección y
descarga de datos pluviométricos de los últimos 20 años (2000 – 2020) captados por dos de las estaciones
meteorológicas DHIME más cercanas a la finca, a través del portal de “consulta y descarga de datos
abiertos” del IDEAM .(IDEAM, 2021)
Una vez recopilada la información se organizó por nombre, fecha y valor (mm) las estaciones, al finalizar
se precedió a corregir de errores por datos faltantes en algunas fechas y la unión los valores de las dos
estaciones incluyendo los espacios vacíos de días no muestreados en el programa Colaboratory, por
medio de un código de programación elaborado y proporcionado Ingeniero Gonzalo, dicho código
permitió tener la información ya organizada para la ejecución del segundo código el cual proporciono
31
información para su análisis, información tal como el promedio total por mes de los últimos 20 años,
promedio total de cada año, promedio medio y máximo mensual multianual.
Con los resultados arrojados por el código, se elaboró un análisis cuantitativo detallado de cada estación
con sus datos medios, mínimos y máximos de forma diaria y mensual de la precipitación. De manera que
se pudo determinar los meses con mayor y menor precipitación en la cuenca con sus valores en mm total.
7.2.3 Delimitación de la Cuenca Aferente de la Finca para la Ubicación del Reservorio, de acuerdo
con la Escorrentía Superficial Existente Utilizando Modelos de Elevación Digital.
7.2.3.1 Descarga de datos DEM (ráster), SHAPE y KML (vector) Necesarios para la Metodología.
Inicialmente para cumplir con los requerimientos de este objetivo se desarrolló la descarga del archivo
DEM proporcionado por la misión de Alos Palsar en portal EARTH DATA NASA (Earth Data Nasa,
2021) ubicados en el portal con el sistema de coordenadas del archivo KML generado en Google Earth
Pro, además, se descargó la base de datos catastrales de la cobertura nacional de información Geográfica
al 2021 y la base de datos de mapas de suelos del departamento de Bolívar al 2021 en el geo portal como
archivos SHAPEFILE del IGAC. (IGAC, 2021)
7.2.3.2 Geo-proceso de Datos Descargados en QGIS.
Una vez obtenido los archivos de información geográfica se procedió a añadir toda la información al
programa QGIS para geo procesar cada una de ellas, utilizando el sistema de coordenadas y proyección
estándar internacional EPSG 4326 WGS 84 PSEUDO MERCATOR, el geo proceso inicio con las
herramientas HEC-GeoHMS, Fill Sinks de Wang Liu y Channel Network and Drainage Basins,
metodología que corrigió todos los posibles errores del archivo y arrojo nuevos archivos como área
delimitada de la cuenca y a la vez sus drenajes. De esta forma, se obtuvo características de la morfología
como el área, el perímetro, la cantidad de drenajes existentes en la cuenca; el nacimiento y la
desembocadura del rio principal de la cuenca hasta la finca, así como también la distancia de este en la
cuenca.
Por otra parte, se extrajo del archivo SHAPE del catastro nacional en Colombia por el IGAC; la
información geoespacial del área correspondiente de la finca por el IGAC. con esto se realizó el recorte
del archivo general del DEM corregido con el área de la finca, para así finalmente se usó la herramienta
de extracción de curvas de nivel de QGIS a las capas DEM del límite de la finca y de la cuenca. La cual
determinó la altitud máxima y mínima de ambas áreas.
7.2.3.3 Análisis y Cálculos de la Hidrología, Geomorfología y el Suelo del Cuenca Hidrográfica
Con los archivos finales en Qgis se pudo identificar características morfométricas de la cuenca, las cuales
fueron:
• Coeficiente de compacidad de Gravelius (Kc). Definido con el perímetro (km) y el área de la
cuenca (km2)
• Factor de forma (IF) Determinado con el área de drenaje (km2) y el perímetro de la cuenca (km).
• Densidad de drenaje (Dd): Definido con la sumatoria total de las longitudes de todos los drenajes
de la cuenca (Lc) (Km) y el área total (A) (km2)
• Pendiente Media de la Cuenca (%): Definido con la equidistancia entre curvas medidas (km), la
longitud de las curvas de nivel (km) y el área de superficie (km2)
• Longitud del cauce principal (Ln)(km): Definida con la sumatoria de las longitudes de todos los
cursos de agua que la conforman.
32
• Pendiente media del cauce (J) (%): Adquirido con el desnivel topográfico del cauce principal y
la longitud axial de este.
• Tiempo de concentración a partir de la fórmula empírica de Kirpich (Tc). Se pudo obtener por
medio de la longitud máxima del canal y la pendiente del cauce.
• Caudal de los Arroyos (Q)(m3/seg) Este valor fue determinado por la herramienta computacional
de WEAP que trae incorporados datos del clima y puede estimar el valor del área de influencia.
Por otra parte, se pudo hacer una interpretación de las características del suelo de la cuenca, por medio
de la información recolectada en el archivo SHAPE del mapa de suelos en Bolívar del IGAC, (SGC,
2021) el cual se recortó con el archivo SHAPE del límite de la finca y permitió extraer información de
los estudios realizados Servicio Geológico Colombiano como el tipo de paisaje, clima, relieve, litología,
tipo de suelo y perfiles de suelos en la cuenca. Con la información se pudo:
• Estimar la Capacidad de Retención e Infiltración de Agua en el Suelo, por medio del análisis de
las propiedades físicas del perfil del suelo encontrado en la zona.
• Estimar el Coeficiente de Escorrentía (CE) con el tipo de pendiente, vegetación y tipo de suelo
en la cuenca, por las tablas de Raws, Molchanov y Prevert, (Asensio et al., 2011)
Al finalizar el análisis del suelo, se le pudo aplicar el valor de predeterminado previamente del
Coeficiente de Escorrentía (CE) a los cálculos previamente realizados a la precipitación que se presenta
en la cuenca, los cuales arrojaron valor aproximado neto de la oferta hídrica de escurrimiento superficial.
7.2.3.4 Identificar ubicación ideal para captación y almacenamiento de aguas superficiales.
Con los resultados que se dieron en QGIS de los archivos DEM se pudo identificar de manera fácil la
ubicación del sitio ideal para la captación de las aguas superficiales, ya que el mismo programa por medio
de las curvas de nivel, identificó el nacimiento y desembocadura del rio principal que recorre toda la
cuenca hasta llegar a la finca.
Con este resultado se determinó que la ubicación seria en la intersección entre la finca y el rio principal,
que según la metodología de diseño Keyline la ubicación ideal para un reservorio es una depresión natural
ancha y plana, características que se dan en el área que fue escogida.
7.2.4 Propuesta de un sistema de almacenamiento de aguas superficiales
Una vez finalizado la metodología de los objetivos específicos 1 y 2, se logró hasta esta etapa del proyecto
identificar varios análisis de la hidrología cuantitativa de la cuenca hidrográfica, por ello a partir de eso
se realizó el análisis de la hidrología del reservorio para el proceso de planeación y construcción de la
infraestructura del reservorio. De la siguiente manera:
• Disponibilidad Hídrica Superficial de la Cuenca mes a mes(m3/mes) Como se mencionó
anteriormente se definió el valor aproximado neto de la oferta hídrica de escurrimiento
superficial, esto identifico cuales son los meses con mayor probabilidad de tener una avenida
máxima de aguas que puedan ocasionar un desborde de captación en el reservorio.
• Determinación del Volumen de Agua (m3) se realizó una encuesta de las necesidades hídricas
requeridas en la finca, en la cual se obtuvo que se requería agua para uso doméstico de 6 personas
y riego de agua para 3 tipos de cultivos en 3 hectáreas.
33
7.2.4.1 Aspectos Técnicos de Diseño de la Estructura de un Reservorio Trapezoidal Subsuperficial
Recubierto con Geomembrana Excavado.
La técnica expreso la obra de ingeniería para un reservorio trapezoidal excavado, determinado así por los
estudios previos de la topografía del del terreno.
Dimensionamiento de las Medidas del Reservorio Trapezoidal
Se realizaron los cálculos de geometría general para cada una de sus partes identificadas en el reservorio,
esto se elaboró medio del software Sistemas RW7+ elaborado por el ingeniero Walter Ríos Espinoza
(Sistema RW7, 2021), el cual integro en un archivo Excel el diseño hidráulico de un reservorio con
geomembrana. La estructura del reservorio fue diseñada con un talud de una relación 1:1, con una primera
sección diseñada para el volumen (m3) requerido del reservorio y la segunda sección de borde libre de
seguridad para realizar mantenimientos, por último, con un tubo de desagüe ubicado en la base inferior
del talud y una geomembrana que elimina la infiltración de escurrimiento superficial captado.
Los cálculos arrojaron los valores correspondientes a las longitudes, anchos, áreas y volúmenes por cada
una de las partes del diseño, así mismo se determinó el tiempo mínimo de descarga con su caudal
máximo, que iría conectado al sistema de riego.
Indicaciones para la Modificación de la Superficie Del Terreno y Construcción del Reservorio.
Según la técnica para la construcción del reservorio se realizaron las siguientes recomendaciones e
indicaciones:
• A partir de lo evaluado en el estudio hidrológico de la cuenca, se recomendó que las
modificaciones del terreno se debían realizar en los meses de temporada de baja precipitación, es
decir en los enero, febrero o marzo, para así evitar daños en la estructura del reservorio por
alteraciones que puedan ocasionar agrietamientos.
• Con los resultados del estudio topográfico y de suelos, se indicó que la estructura del reservorio
debe ser ubicado en el mayor punto de convergencia aguas arriba en el drenaje natural del terreno
y los cultivos aguas abajo beneficiándose de la presión por gravedad para el riego. Además, se
señaló que el reservorio trapezoidal se debe ubicar perpendicularmente a la línea de la pendiente
de la ubicación escogida en el terreno.
Así mismo, al evaluar el perfil del suelo se sugirió colocar una protección al talud exteriormente
con una geomembrana o revestimiento con concreto. Por último, Al verificarse que hay existencia
de cobertura vegetal se indicó que se debe hacer una remoción del suelo hasta que este se
encuentre “libre de raíces, materia orgánica, troncos y de cualquier otro material que comprometa
la impermeabilidad” (Agropecuaria, 2010)
• Por otro lado, se determinó que el movimiento de tierras para el reservorio al tener un gran
volumen de excavación se sugirió que sería necesario el uso de una retroexcavadora
• Para la compactación del suelo se determinó que se debía hacer una de una máquina de rodillos
o con pata de cabra
7.2.4.2 Costos de los Elementos Necesarios para la Ejecución de uno Reservorio de Agua
Se realizo una búsqueda de los distintos tipos de costo por materiales, alquiler de maquinaria y mano de
obra necesaria para la construcción. El costo final fue muy variable ya que dependía de las opciones del
material o empresa prestadora de servicios.
34
Dentro de la búsqueda de los servicios y materiales posiblemente necesarios, se identificaron los
siguientes que sirvió como base de cálculo:
Tabla 4. Desglose de Costos de Servicios y materiales Necesarios para la Ejecución de uno
Reservorio de Agua
Desglose de Costos de Servicios y materiales Unidad por Cobro*
Remoción de la vegetación y del suelo superficial Horas
Excavación y construcción Horas
Sacos de cemento Unidad
Tubos de PVC de 6’ m
Mano de obra Horas
Plástico M2
Geomembrana M2
(Elaborado por Autor, 2021)
8. Plan de trabajo
Tabla 5. Presupuesto del Proyecto.
(Elaborado por Autor, 2021)
Ilustración 3. Esquematización de las diferentes etapas y fases del trabajo investigativo por cada uno
de los objetivos.
Año 2020 Año 2021 Año 2020 Año 2021
1. Personal 4,070,238 8,140,475 12,210,713 12,210,713
2. Equipos especializados 1,685,000 670,000 2,355,000 0 0 0 2,355,000
2.1. Equipos propios 1,250,000 0 1,250,000 1,250,000
3. Materiales y reactivos 4,500 770,000 774,500 0 0 0 774,500
4. Salidas de campo 1,346,000 0 1,346,000 0 0 0 1,346,000
5. Refrigerios 0 0 0 0 0 0 0
6. Servicios técnicos 0 1,400,000 1,400,000 0 0 0 1,400,000
7. Capacitaciones 0 0 0 0 0 0 0
8. Adquisición o actualización de software 3,043,548 0 3,043,548 0 0 0 3,043,548
9. Evaluación 600,000 600,000 0 0 0 600,000
10. Otros 0 0 0 0 0 0 0
TOTALES 6,679,048 2,840,000 9,519,048 5,320,238 8,140,475 13,460,713 22,979,761 100
Rubros
Desembolso nuevo Desembolso en especieTotal
proyecto
Total
desembolso
nuevo
Total
desembolso en
especie
Presupuesto general
35
(Elaborado por Autor, 2021)
Ilustración 4. Cronograma de Actividades Del Proyecto
36
(Elaborado por Autor, 2021)
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Revisión bibliográfica Science Direct, Google
Academic y Scielo.
Descarga de datos pluviométricos y
limnograficos en el IDEAM de 2 estaciones
cercanas a la finca en los últimos 20 años
Ordenar por estación los datos con código
elaborado por el ingeniero Gonzalo en el
programa Colaboraty.
Verificar resultados dados por el código.
Sacar promedios mínimo, media y máxima
lluvia en el área de influencia.
Analizar y describir la época de invierno y
verano en el área de influencia.
Analizar y describir el mes de mayor y menor
precipitación
Elaboración de gráfica promedio media lluvia
mensual por estación en los últimos 20 años
Elaboración de gráfica promedio media lluvia
mensual unificada de los últimos 20 años.
Elaboración de gráfica promedio mensual
multianual últimos 20 años.
Determinar posible cantidad de captación de
agua en m3/mes
Revisión bibliográfica Science Direct, Google
Academic y Scielo.
Crear y descargar archivo KML de los límites de
la finca en Google Earth Pro.
Descarga del archivo DEM proporcionado por la
misión de Alos Palsar en portal EARTH DATA
NASA.
Corregir todos los posibles errores del archivo
DEM en QGIS.
Delimitar la cuenca hidrográfica del área de
influencia en QGIS.
Descarga base de datos catastrales de la
cobertura nacional de información Geográfica al
2021 en el geo portal como archivos
SHAPEFILE del IGAC
Descarga base de datos de mapas de suelos del
departamento de Bolívar al 2021 en el geo
portal como archivos SHAPEFILE del IGAC.
Elaborar en QGIS curvas de nivel en el área de
influencia
Elaborar en QGIS canales de drenaje del área
de influencia
Corregir errores de las curvas de nivel y
drenajes en el área de influencia.
Análisis y Cálculos de la Hidrología,
Geomorfología y el Suelo del Cuenca
Hidrográfica
Estimar la Capacidad de Retención e Infiltración
de Agua en el Suelo
Estimar el Coeficiente de Escorrentía y valor de
escurrimiento superficial.
Identificar ubicación ideal para captación
Identificar ubicación ideal para almacenamiento
Revisión bibliográfica Science Direct, Google
Academic y Scielo.
Determinación del tipo de reservorio por los
estudios previos de la topografía del del
terreno.
Dimensionamiento de las Medidas del
Reservorio Trapezoidal con el software
Sistemas RW7+
Establecer indicaciones para la Modificación de
la Superficie Del Terreno y Construcción del
Reservorio.
Búsqueda de los distintos tipos de costo por
materiales, alquiler de maquinaria y mano de
obra necesaria para la construcción.
Reuniones con el director del proyecto y docentes.
20
20
-2
20
21
-1
Objetivos
Dic
iem
bre
En
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Ju
nio
ActividadesPro
poner
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Documento: Adicionar nueva información del estudio,
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Bolí
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NoviAgos Septi Octu Marz Abril Mayo Agos
Ju
lio
20
21
-2
Febr Septi Octu Novi
37
9. Resultados
Los siguientes resultados serán presentados en el orden de los objetivos específicos planteados, de tal
forma que se pueda mostrar el cumplimiento satisfactorio de cada uno de ellos cronológicamente, con
las técnicas e instrumentos utilizados de forma detallada.
9.1 Evaluación del Patrón de Comportamiento de Aguas Lluvia en los Últimos 19 Años en la Cuenca
Hidrográfica.
En la gráfica 1 y 2, se expresa los resultados adquiridos por el análisis cuantitativo de los datos de
precipitación realizado a las dos estaciones del IDEAM más cercanas a la finca Bonaire de las últimas
dos décadas. Como también se ilustra de manera clara el comportamiento de la precipitación de la cuenca
y los valores correspondiente a cada uno de los meses del año tanto de manera diaria en las dos estaciones
como mensual total de ambas estaciones.
Grafica 1. Promedio De Lluvia Media Multianual Dia (Mm/Dia).
Grafica 2. Promedio de Lluvia Media Mensual Multianual (mm/mes).
(Grafica 1 y 2 Elaboradas por Autor,2021)
0.44 0.35
1.63
4.42
5.765.06
5.18
6.72
8.378.99
7.36
2.56
0.23 0.44 1.49
3.77
5.594.94
5.94
6.38
6.62
7.78
5.45
1.60
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2
(MM
/DIA
)
MES
PROMEDIO DE LLUVIA MEDIA MULTIANUAL DIA
(MM/DIA)
ARJONA [29030040] mm SINCERIN [29035000]
10.09 11.73
46.78
122.76
170.23149.90
166.87
196.59
224.87
251.42
192.20
62.33
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2
(MM
/ME
S)
MES
PROMEDIO MEDIO MENSUAL (MM/MES)
38
Con base a esto se determinó de forma precisa que el comportamiento de la precipitación en la cuenca
hidrográfica presenta una temporada de invierno por 8 meses y de verano por 4 meses. En la tabla 1 se
resume y especifica con valores los meses más representativos.
Tabla 6. Características del Comportamiento de Aguas Lluvia de la Cuenca Hidrográfica.
Características
Cualitativas y
Cuantitativas
Unidad Descripción Promedio
Mensual
Promedio
Anual
Multianual
Valor Total
Anual
Multianual
Promedio Medio Diario (mm/día) - - 4.46 53.53
Promedio Medio Mensual (mm/mes) - - 133.81 1605.77
Mes de Mayor
precipitación (mm/mes)
Octubre 251.42
- -
Mes de Menor
Precipitación (mm/mes)
Enero 10.09
- -
Época Invierno Temporada Abril – Noviembre - - -
Época Verano Temporada Diciembre –
Marzo
-
- -
(Elaborado por Autor,2021)
9.2 Delimitación de la Cuenca Aferente de la Finca para la Ubicación del Reservorio, de acuerdo
con la Escorrentía Superficial Existente Utilizando Modelos de Elevación Digital.
9.2.1 Información Morfológica de la Cuenca Hidrográfica.
Los resultados adquiridos al cumplir la metodología del geo- procesamiento de datos descargados en
QGIS. Se muestran en la ilustración 5 y se describen a continuación en la tabla 7.
Tabla 7. Morfometría de la Cuenca Hidrográfica.
Parámetros
de forma
Descripción Símbolo Unidad Resultado
Perímetro
(P)
mt 21458.241
km 21.46
Longitud Axial La mt 4,249.88
Ancho Máximo Perpendicular a Longitud Axial - mt 3,396.52
Longitud del Cause Principal Lc m 5,912.53
Área Superficie de Cuenca
(A)
mt2 9,854,375.00
Ha 985.44
Km2 9.85
Altitud máxima (AM) H max m 81.00
Altitud mínima (Am) H min m 1.5
Parámetros
de Drenaje
Sumatoria Total Longitudes de los drenajes
Σd (m)
m 30,152.07
Km 130.15
(Elaborado por Autor, 2021)
39
Ilustración 5. Modelo de Elevación Digital de la Cuenca Hidrográfica. (Arjona-Bolívar.)
(Elaborado por Autor,2021)
9.2.2 Cálculos de la Hidrología, Geomorfología y Análisis del Suelo del Cuenca Hidrográfica
Los siguientes resultados que se describen en la tabla 6 y 7 corresponden a los cálculos realizados sobre
los datos geomorfológicos e hidrológicos de la cuenca, obtenidos con los archivos finales en Qgis:
Tabla 8. Cálculos de la Geomorfología de la Cuenca Hidrográfica.
Pará
met
ros
de
form
a
Descripción Ecuación Símbolo Unidad Resultado
Factor de forma Ff =(A/P2) IF - 0.02
Índice de circularidad Ic=12.57 • (A/P2) Ic - 0.27
Coeficiente de compacidad de
Gravelius Kc= 0.28 * (P/√ A)
Kc - 1.91
Pendiente media de la cuenca PM= 100 ⎡⎣ (H. L) /
A⎤⎦ Pm % 4.86
Coeficiente de rugosidad Ra = (Dd • D O
Pm%)
Ra - 0.64
(Elaborado por Autor, 2021)
Tabla 9. Cálculos para Caracterizar el Drenaje de la Cuenca Hidrográfica.
Pará
met
r
os
de
dre
na
je
Descripción Ecuación Símbolo Unidad Resultado
Densidad de drenaje
(Dd).
Dd= Σd/A Dd m/km 0.13
40
Tiempo de
concentración (Tc).
Kirpich
Tc = 0,0003245 (L0,77 / J
0,385)
Tc
Horas 1.36
Minutos 81.47
Segundos 4,888.19
(Tablas 6 y 7 Elaboradas por Autor,2021)
A continuación, se muestran en la tabla 10 las características del tipo de suelo encontrado en la cuenca
hidrográfica, a partir de la información proporcionada por el IGAC y el Servicio Geológico Colombiano,
al geo-procesar en QGIS las capas se obtuvieron los siguientes resultados: (Ilustración 7. Mapa
Resultados Clasificación Taxonómica del Suelo en la cuenca hidrográfica por el IGAC y el Servicio
Geológico Colombiano. (Arjona-Bolívar))
Tabla 10. Clasificación Taxonómica del Suelo en la Cuenca Hidrográfica con Información del
IGAC y el Servicio Geológico Colombiano.
Descripción Área
Total km2
Textura
Arena Limo Arcilla
Per
fil
Del
Su
elo
BL
-50
Relieve ligeramente plano a ondulado,
modelado por escurrimiento difuso,
moderadamente profundos, texturas finas,
moderadamente bien drenados Ver
tic
Ust
ropep
ts
7.80 8
40
52
PC
-38;
BL
-127 Relieve quebrado a escarpado, de laderas cortas
y rectas, modelado por escurrimientos difuso y
concentrado. Texturas medias a moderadamente
gruesas, drenaje excesivo. Typic
Ust
ropep
ts;
Ust
ort
he
nts
0.63 5
60
32
PZ
-3
Relieve plano a ligeramente plano, modelado
por escurrimientos difuso y concentrado,
moderadamente profundos, texturas finas,
moderadamente bien drenados. Sodic
Hap
lust
e
rts
1.42 - - -
Descripción Resultado
Textura más presente en
del Suelo
La arcilla, aproximadamente presente en un 57.6% en el suelo
Densidad Aparente Los suelos arcillosos tienen un valor de >1,8 kg dm3, son muy firmes
Velocidad de Infiltración/
Permeabilidad.
Los suelos arcillosos tienen un valor <8mm/h o 0.05 cm/hora, siendo
el más bajo y de lenta infiltración. Por tener una textura fina.
Consistencia Adherencia baja de partículas de agua por menor área superficial
especifica en la partícula de arcilla.
Coeficiente de escorrentía
zonas rurales
Según las características de la cuenca (pendiente, vegetación y tipo de
suelo) y los valores establecidos en las tablas de Raws, Molchanov y
Prevert se determinó 0.40
(Elaborado por Autor,2021) (IGAC, n.d.)(FAO, 2009)
9.2.3 Ubicación Del Sitio Ideal para Captación y Almacenamiento de Aguas Superficiales.
Según los resultados tenidos por el modelo de elevación digital de la finca, (Ilustración 9. Mapa Modelo
de Elevación Digital Finca Bonaire) Se evidenciaron las diferentes altitudes y drenajes característicos del
área. con ello se determinó el lugar apropiado para la construcción del reservorio (Ilustración 8. Mapa
41
Ubicación del Sitio Ideal de Captación de las Aguas Superficiales) y características del área como se
describe en la tabla 9.
Tabla 11. Características de la Ubicación Determinada
Descripción Unidad Valor
Altitud Máxima mt 3.5
Área aprovechable por planicie Mt2 1563.7
Distancia capaz de regar por Gravedad mt 823
(Elaborada por Autor,2021)
9.3 Sistema de almacenamiento de aguas superficiales adecuado a la topografía del terreno de la
finca Bonaire y la Cuenca Hidrográfica.
Cálculo Disponibilidad Hídrica Superficial de la Cuenca en Promedio (m3/mes). De acuerdo con el
resultado adquiridos del coeficiente de escurrimiento en la cuenca, como también de los resultados del
comportamiento de la precipitación en la cuenca, se obtuvo que la cuenca es capaz de captar
1,318,658(m3/mes) en promedio mensual y la precipitación que no se evapora e infiltra es 527,463.2 (m3/mes)
Determinación del Volumen de Agua Requerido (m3) De acuerdo con los requerimientos hídricos en la
finca se determinó que el consumo necesario por total de personas es de 35 m3/mes, por animales 2.4
m3/mes, para los cultivos según uso consultivo expresados por los dueños del 414 m3/mes*ha y
captación adicional en caso de imprevistos 750 m3/mes. Como resultado final se determino que requieren
de 1200 m3/mes.
9.3.1 Aspectos Técnicos de Diseño de la Estructura de un Reservorio Trapezoidal Subsuperficial
Recubierto con Geomembrana.
Tabla 12. Dimensionamiento de la Estructura (Medidas) del Reservorio Trapezoidal con Software
Sistemas RW7+
Datos del Reservorio Símbolo Unidad Valor
Volumen de Almacenamiento V m3 1200
Caudal de entrada (Qe) por WEAP Q l/s 71.51
Talud (m:1) 1
Profundidad Útil Y m 2.5
Altura libre fs m 0.5
Profundidad Total (Y+fs) m 3
Anclaje Geomembrana La m 2
tubería de descarga Ø Pulgadas 6
Pendiente transversal a L del fondo % 1
Tiempo Recarga de Embalse Horas 5
Dimensionamiento - medidas estructura reservorio Símbolo Unidad Valor
Ancho base a1 m 20
Longitud base b1 m 20
42
Área base A1 m2 400
Ancho Espejo de Agua a2 m 25
Longitud Espejo de Agua b2 m 25
Área Espejo de Agua A2 m2 625
Ancho Superior a3 m 26
Longitud Superior b3 m 26
Área Superior A3 m2 676
Volumen de Almacenamiento V m3 1229.61
Área neta geomembrana A m2 1014.32
Total, espesor comercial de la geomembrana requerida es e = mm 1.5
(Sistema RW7, 2021), (Elaborado por Autor, 2021)
Ilustración 6. Reservorio – Vista en Planta
(Elaborado por Autor, 2021) (Sistema RW7, 2021),
9.3.2 Costo de los Elementos Necesarios para la Ejecución del Reservorio Trapezoidal
Dentro de la búsqueda de los servicios y materiales necesarios, se identificaron los siguientes costos por
la construcción y valor total de la construcción:
Tabla 13. Costo de los Elementos Necesarios para la Ejecución del Reservorio Trapezoidal
Desglose de Costos de Servicios y
materiales
Requerido Unidad por
Cobro*
Total, peso
colombiano
Alquiler Máquina Retroexcavadora Mínimo 34 H $95,000/ Dia $190,000
43
Alquiler Máquina Compactadora
Rodillo
$240,000/Dia $480,000
Sacos de cemento 101.4 m3 - 17 sacos $25,000 Unidad $350,000
Tubos de PVC de 6’ 6 mt $230,000- 6mt $230,000
Mano de obra 2 días/ 3 Empleados $150,000 Dia $900,000
Geomembrana 1.5mm 1014.32 m2 $29,900 - 160 M2 $190,000
Total, Inversión por Construcción de un Reservorio de Agua $2,340.000 COP
. (Elaborado por Autor, 2021)
10. Análisis y Discusión de Resultados
10.1 Análisis de la Hidrología, Geomorfología y el Suelo del Cuenca Hidrográfica
Partiendo de la anterior explicación y de los resultados adquiridos en la valoración de la cuenca
hidrográfica en la cual pertenece la finca, se presenta el siguiente análisis del ciclo hidrológico de la
cuenca hidrográfica:
Con los datos del IDEAM se determina que la cuenca se caracteriza por tener una precipitación promedio
mensual multianual de 133.81mm/mes, del cual el mes más lluvioso en el año es octubre y el mes menos
lluvioso es enero. Al relacionar la precipitación con la superficie total de la cuenca, que en este caso se
caracteriza por tener un área total de 9,854,375mt2 (9.85 km2) se deduce que la cuenca es capaz de captar
1,318,658 m3/mes en promedio mensual, dichas aguas que precipitan si bien pueden infiltrarse en el
subsuelo también se pueden evaporar o evapotranspirarse por la cobertura vegetal, reduciendo la cantidad
de escurrimiento superficial. (CARTOLIMA, CORPOICA, SENA, n.d.)
La capacidad de escurrimiento superficial de la cuenca se ve sujeta a su tipo de pendiente, cobertura
vegetal y tipo del suelo en su terreno. (S. Garrido, n.d.) Dado a los resultados, la pendiente media de la
cuenca se caracteriza por ser relieve de 4.86% es decir que es ligeramente plano a ondulado, disectado
ligeramente por escurrimiento difuso; (Gras, 2009) el tipo de suelo más abundante en la cuenca según el
IGAC es BL-50 como se puede evidenciar en ilustración 7. Este suelo al caracterizarse con una textura
fina que contiene mayor cantidad de arcilla genera que sean suelos muy firmes o duros, con una muy
lenta retención de humedad por su baja área superficial especifica en la partícula, esto disminuye la
velocidad de infiltración del agua, como bien lo expresa en los valores predeterminados por la FAO, los
suelos arcillosos no superan los 8mm/h o 0.05 cm/hora. (FAO, 2021),(FAO, 2009)
Ilustración 7. Mapa Resultados Clasificación Taxonómica del Suelo en la Cuenca Hidrográfica por
el IGAC y el Servicio Geológico Colombiano. (Arjona-Bolívar)
44
(Elaborado por Autor,2021)
De acuerdo con lo anterior, el escurrimiento superficial de la cuenca, por parte del tipo de textura más
frecuente en el suelo puede llegar a estar entre los más altos escurrimientos posible, en el caso de que el
suelo no tenga el tiempo suficiente para infiltrar la precipitación que recibe. El tiempo de concentración
de las aguas se condiciona a la pendiente media que este caso al ser baja, disminuye el escurrimiento al
permitir que la precipitación se mantenga por cierto tiempo concentrado en el suelo. (F. Gaspari, Vagaría,
2013). Esto no quiere decir que habrá grandes pérdidas de captación de aguas, como explica ingeniero
Grass solo basta con tener una pendiente entre 3 a 5% para que exista escurrimiento del agua
aprovechable. (Gras, 2009)
Lo anterior se confirma con los índices de Coeficiente de compacidad de Gravelius (KC), Factor de forma
(IF) e Índice de circularidad (Ic), que permitió identificar la forma de la cuenca es rectangular oblonga,
es decir que tiene baja tendencia a la inundación y/o crecidas, y como lo hemos analizado verifica que el
escurrimiento superficial es lento y bajo en las temporadas de invierno. (Cerignoni, Rodrigues, 2015)
Ahora bien, determinar el valor exacto de escorrentía superficial que se encuentra en una cuenca
hidrográfica, como lo hemos evidenciado hasta el momento es verdaderamente complejo, más aún
porque para determinar la permeabilidad de un suelo se necesitan de otros análisis como la porosidad,
densidad, contenido de materia orgánica, la cobertura vegetal, contenido de humedad del suelo, la
pendiente del terreno, entre otros factores (FAO, 2004). Por ello se han construido tablas o ecuaciones
empíricas, que permiten aproximar el porcentaje de escurrimiento neto que se puede presentar, las tablas
más utilizadas y conocidas son las elaboradas por Nadal y la de Prevert, las cuales coinciden en que la
cuenca hidrográfica según la pendiente 4.8% y textura de los suelos arcillosos corresponden a un
coeficiente de 0.4 (Asensio et al., 2011).
45
De acuerdo con lo anterior, y al comportamiento de la precipitación de la cuenca hidrográfica, se puede
evidenciar en la gráfica 3 la captación total de la precipitación mes a mes en la cuenca en m3 con respecto
a la captación total de escurrimiento superficial sobré la cuenca hidrográfica. Esto nos permite interpretar
que el escurrimiento superficial es muy basto y es capaz de abastecer del recurso hídrico a la finca.
Grafica 3. Promedio Captación Lluvia Mensual (m3/mes)
(Elaborado por Autor, 2021)
10.2 Análisis de la Ubicación Ideal para Captación y Almacenamiento de Aguas Superficiales.
De acuerdo con la literatura y los resultados del geoprocesamiento de los archivos DEM en QGIS, la
finca Bonaire presenta un área ideal para la captación del escurrimiento considerando que la
desembocadura del rio principal donde se forma el arroyo temporal de la cuenca llega justo a la finca y
la recorre hasta desembocar en el canal del dique. En el punto de intersección entre el arroyo y la finca,
se examinó la zona y esta presenta características óptimas para la construcción de un reservorio, como lo
indica la metodología de diseño Keyline, el área se encuentra con una depresión natural ancha y plana,
el cual es un beneficio considerando que no habrá necesidad de crear canales de conducción del
escurrimiento superficial, ni remoción adicional de tierras requeridas, únicamente seria lo necesario para
la estructura del reservorio. (Gras, 2009)
Ilustración 8. Ubicación del Sitio Ideal para la Captación de las Aguas Superficiales por Elevación
Digital en la Finca Bonaire, Arjona - Bolívar
99,469 115,611
460,986
1,209,679
1,677,514
1,477,214
1,644,365
1,937,257
2,215,988
2,477,622
1,893,988
614,202
39,788 46,244
184,394
483,872
671,006 590,885
657,746
774,903
886,395
991,049
757,595
245,681
-
500,000
1,000,000
1,500,000
2,000,000
2,500,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2
(M3/M
ES
)
MES
PROMEDIO CAPTACIÓN LLUVIA MENSUAL (M3/MES)
Captacion Total de la Precipitacion en la Cuenca Hidrografica (m3/mes)
Captacion Total de la Precipitacion Sin Evaporacion e Infiltracion en la Cuenca (m3/mes)
46
(Elaborado por Autor,2021)
Se observo que el área aprovechable llega a tener 1563.7 mt2 y su altitud a pesar de ser baja en términos
de velocidad de riego, si lograra distribuir el recurso hídrico captado por presión de la gravedad hasta
unos 823mt, desde la cota de 3mt hasta la cota de 0mt como se puede evidenciar en la ilustración 9.
Ilustración 9. Mapa Modelo de Elevación Digital Finca Bonaire. Arjona-Bolívar.
47
(Elaborado por Autor, 2021)
10.3 Análisis de la Construcción y Aspectos Técnicos del Diseño Estructural del Reservorio
Trapezoidal Recubierto con Geomembrana.
• De acuerdo con los aspectos técnicos de la estructura, la construcción del reservorio debe
realizarse en la temporada de verano, debido a que en cada una de sus “etapas la estructura debe
estar tan seca como sea posible”. (Asensio et al., 2011) Según el análisis hidrológico realizado,
la construcción en la finca debe realizarse a principios de enero y como máximo a mediado de
febrero. La razón principal de esto es evitar cualquier alteración en de las paredes del suelo y
alteración en la instalación de la geomembrana porque podría ocasionar aun mayor desgaste de
la geomembrana por la fricción que se crea entre el material inferior es decir el cemento.
• Por el tipo de suelo que se encuentra en la finca y dado a que se desea que no haya infiltración,
(FAO, 2013a) se identifica que el reservorio debe ser recubierto con cemento y una geomembrana
con un espesor de 1.5mm, valor que se determinó por los resultados en los cálculos de la presión
constante que será aplicada a la geomembrana debido al agua (Peso = 2500 Kg/m2). Es
importante que se sigan los requerimientos para que se asegure que no habrá perdidas de lo
captado.
• Debido a el caudal aproximado que se presenta en la zona, según los resultados del clima en la
herramienta computacional WEAP, el reservorio tendría un caudal aproximadamente de 71.51 l/s
en las temporadas de invierno, por lo cual el reservorio solo necesitaría de 5 horas de precipitación
48
durante el mes para ser rellenado con la necesidad hídrica, (Sistema RW7, 2021), dicha agua seria
utilizada al siguiente mes de la captación. Las lluvias no necesariamente deben ser continuas,
pueden ser intermitentes a lo largo del mes.
• El reservorio tendría una descarga máxima de 279.11 l/s de caudal, sin necesidad de hacer uso de
bombas a motor, dado a que la conducción se daría gracias a la topografía del terreno que permite
realizarla por gravedad. (Asensio et al., 2011) El caudal depende de la tubería y este puede
modificarse, sin embargo, según la literatura realizada se recomienda que sea mayor de11
pulgadas. (Gras, 2009)
• Como el reservorio se encuentra directamente expuesto a la escorrentía superficial que trae el
arroyo principal de la cuenca, se espera que no se encuentren limitantes en la captación de las
aguas. (Gras, 2009)
• Según el volumen de movimiento de tierras que debe hacerse para la construcción del reservorio
se sugiere hacer uso de maquinaria pesada, en este caso sería una retroexcavadora así mismo se
debe usar una maquinaria de compactación del suelo. (FAO, 2013a) (Asensio et al., 2011)
10.3.1 Análisis Costo – Beneficio De La Propuesta De Almacenamiento De Aguas Superficiales Por
Un Reservorio Trapezoidal Recubierto Con Geomembrana.
En Arjona – Bolívar la empresa pública prestadora del servicio de acueducto es la empresa Acualco S.A.,
la dicha empresa según los requerimientos del recurso hídrico en la finca generaría un gasto mensual de
$ 2,536,276.92 COP a los dueños de la finca, como se puede verificar en la tabla 14 el valor que por poco
iguala la inversión final de la construcción de un reservorio de agua. (Concejo Municipal de Arjona,
2020)
Esto quiere decir que, anualmente se generaría un ahorro aproximadamente de $ 16,247,194 COP, al
implementar un sistema de captación de aguas superficiales. Por eso se determina que el proyecto de la
construcción del reservorio es muy viable por el aspecto económico.
Tabla 14. Costo – Beneficio De La Propuesta De Almacenamiento De Aguas Superficiales Por Un
Reservorio Trapezoidal Recubierto Con Geomembrana.
Descripción Requerido Unidad Valor (COP)
Inversión Total por Construcción de un Reservorio
de Agua
$2,340.000
Precio metro cubico de la empresa Acualco - Arjona 1200 m3/mes $ 2,042 /m3 $ 2,450,280.00
Cargo Fijo mensual por mantenimiento
$7,166/
mes $ 85,996
Precio Total Anual por necesidad Hídrica en la Finca $ 2,536,276.92
Pago a terceros por recurso hídrico Gasto anual $ 16,247,194
Total, Ahorro De Gastos Por Inversión a un Año $ 13,993,191
(Elaborado por Autor, 2021)
10.4 Análisis Ambiental de la Propuesta
La interpretación de las cuencas hidrográfica representa un estudio ingenieril ambiental debido a que
abarca diversidad de áreas, como la implementación de estudios previos en cuando a suelos, geología,
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hidrología, cartografía, topografía, manejo de programas de sistema de información geográfica (SIG),
legislación ambiental vigente, además cálculos y estadísticas pertinentes para obtener información del
ambiente. (SENA, Min. Ambiente, 1977) (EPA Cartagena, 2016)
Dichas bases mencionadas son fundamentales para poder realizar un estudio general a una cuenca
hidrográfica y como resultado de todas ellas que fueron aplicadas en el desarrollo del proyecto, permitió
cumplir con los objetivos planteados para la creación de una propuesta que fuera adecuada para el
ecosistema, ya que se basa en el comportamiento natural de la cuenca hidrográfica, considerando que
esta misma nos provee soluciones a nuestras necesidades sin crear mayor alteración del ambiente. Esto
se pudo evidenciar según los resultados obtenidos sobre la oferta hídrica que proporciona la cuenca
hidrográfica, cuenca que es capaz de abastecer en promedio al año hasta 440 veces más de la necesidad
hídrica que se solicita en el proyecto; demostrando una vez más que la captación de agua superficiales
es una alternativa sostenible en zonas de clima árido. (Duran et al., 2010)
Por otro lado, cabe resaltar que los diseños de estructuras de almacenamiento de aguas superficiales
adaptadas a las propiedades del suelo y a la topografía del terreno, contribuyen a la reducción de aquellas
alteraciones que sin estudios llegan a ser inadecuadas e innecesarias al ambiente, debido a que en algunos
casos no se considera optimizar los impactos al identificar cual sería la alternativa de solución ideal para
el ambiente. En los resultados de la ubicación ideal para la estructura de captación se puede contemplar
que se consideró la ubicación donde la alteración del suelo fuera la más mínima, pero que además esta
captara todo el recurso requerido y que este mismo contribuyera a tener un sistema natural de distribución
de aguas con la presión dada por gravedad. (Terencio et al., 2017)
En general la propuesta tiene una visión ambiental porque crea un uso eficiente y sostenible del agua y
del espacio en el terreno que permite hacer frente a la escasez de agua en zonas de clima árido, con el
uso de tecnologías existentes se evita hacer una sobreutilización del recurso hídrico y del suelo como es
el caso de la propuesta diseñada para la finca Bonaire. (Beltrano & Gimenez, 2015).
11. Conclusiones
11.1 Conclusión del Análisis General de la Cuenca Hidrográfica.
11.1.1 Conclusión del Análisis Hidrológico.
Los resultados obtenidos por la metodología aplicada en el objetivo uno el cual era “evaluar el
comportamiento de aguas lluvia de la cuenca hidrográfica” se concluye que se completó con éxito
debido que se dio conocimiento completo del comportamiento de aguas lluvia de la cuenca al adquirir
los resultados cuantitativos y cualitativos del promedio medio diario y mensual, el mes de mayor y menor
precipitación y por último las temporadas de invierno y verano que se generan en la cuenca.
11.1.2 Conclusión del Análisis Geomorfológico y del Suelo.
Los resultados obtenidos en la metodología aplicada en el objetivo dos de la “delimitación de la cuenca
aferente de la finca para la ubicación del reservorio, de acuerdo con la escorrentía superficial existente
utilizando modelos de elevación digital” completaron la información requerida para realizar un análisis
integrado de la cuenca debido a que al delimitar el área de la cuenca con el modelo de elevación digital
50
de la cuenca hidrográfica, se obtuvo la ubicación del nacimiento y desembocadura final del río principal,
que atraviesa toda la cuenca hasta el Canal del Dique, por otra parte QGIS proporciono datos básicos de
la cuenca que conllevaron a sacar mayor caracterización morfológica de la cuenca hidrográfica en cuanto
a los parámetros de forma y de drenaje (IF, Ic, Kc, Pm, Ra, Dd y Tc).
Así mismo, en el objetivo dos al geo procesar la información taxonómica del suelo en la cuenca
hidrográfica proporcionada del IGAC y el Servicio Geológico Colombiano en su archivo SHAPE se dio
a conocer la textura más frecuente y la velocidad de infiltración del agua por el tipo de textura. Dichas
características de la geomorfología y del tipo de suelo, logro que se diera un mayor acercamiento a la
realidad de que sucede en la cuenca, en cuanto a la existencia del escurrimiento superficial de aguas que
en este caso se concluyó que generaría de manera lenta en el transcurso de los meses de la temporada de
invierno.
En cuanto a la estimación del valor del escurrimiento superficial que captaría el rio principal de la cuenca
que atraviesa la finca, se adecuo según los resultados de la pendiente media y el tipo de textura más
frecuente el valor indicado de coeficiente de escorrentía según las tablas de Nadal y la de Prevert, dicho
valor según los resultados adquiridos en objetivo uno del promedio medio de precipitación mensual
demuestra que la captación de aguas superficiales escurridas por el rio principal es verdaderamente basta
y que solo la cuenca cumpliría con la necesidad hídrica solicitada.
11.2 Conclusión de la Ubicación Ideal para Captación y Almacenamiento de Aguas Superficiales
Al continuar analizando los resultados adquiridos en el objetivo dos, se evidencia que el modelo de
elevación digital de la finca Bonaire cumple con identificar el sitio ideal para la captación y
almacenamiento de aguas con facilidad, porque se creó como resultado un punto de unión entre la cuenca,
el arroyo principal y la finca, dicho punto seria la ubicación de entrada de dichas aguas de escurrimiento
superficial que llegaría a la finca.
Por otro lado, al evaluar el área alrededor del punto aprovechable se concluye que se caracteriza por ser
la mejor alternativa debido a que es la zona más elevada de la finca, por lo tanto, distribuiría el recurso
por gravedad y también el área cumple con las condiciones de relieve plano y ancho, debido a que su
área total no necesita gran alteración el terreno porque la planicie abarca 1563.7 Mt2 de los cuales solo
676 mt2 serían necesarios.
11.3 Conclusión del Análisis de la Construcción y Aspectos Técnicos del Diseño Estructural del
Reservorio Trapezoidal Recubierto con Geomembrana
Los resultados adquiridos en la metodología aplicada para el objetivo tres “Propuesta de un sistema de
almacenamiento de aguas superficiales” se concluye que cumple con lo requerido porque:
• De acuerdo con la necesidad hídrica solicitada, las técnicas elaboradas por el sistema RW7 para
dimensionar la estructura del reservorio cumplen con el requerimiento básico del recurso hídrico
demandado.
• Según el tipo de suelo identificado en el área de influencia, se identificó que para disminuir y/o
erradicar la pérdida del agua captada por infiltración se debe implementar un revestimiento con
geomembrana y cubrimiento de las paredes con cemento.
51
11.4 Conclusión del Proyecto.
Como se pudo evidenciar en la elaboración de todo el proyecto para presentar una propuesta de solución
eficiente y sostenible del agua para acatar al problema presente de escasez del recurso hídrico en cierto
lugar determinado; abarca un complejo análisis integrado del ambiente, en cada uno de los apartados
necesarios a evaluar, como lo es en este caso, el estudio completo de la cuenca hidrografía con cada uno
de sus componentes que la conforman, lo que significa evaluar el clima presente por su tipo de
precipitación, (cartolima, corpoica, sena, n.d.) del mismo modo evaluar la geomorfología que caracteriza
y define la divisoria de aguas del terreno y el tipo de relieve del paisaje, (U. Nacional 2010)(G. Duque,
2003) además evaluar la textura del suelo presente en dicha área, porque influye fuertemente en la
permeabilidad, retención de humedad, velocidad de infiltración (Soledad Garrido Valero, n.d.) y por
consiguiente en el escurrimiento superficial, siendo este un valor primordial para identificar si la cuenca
puede abastecer la necesidad hídrica del proyecto.
Como factor caracterizador del proyecto se presentó una elaborada metodología muy detallada e
interpretación de los resultados adquiridos para poder realizar un estudio de una cuenca hidrográfica
completo acorde al enfoque de captación y almacenamiento de la oferta hídrica que haya en la cuenca,
cabe resaltar que la información adquirida de datos los hidrológicos, geológicos y de suelos, como
también el uso de los sistemas utilizados fueron totalmente gratuitos, demostrando así que el acceso a las
técnicas e instrumentos identificados en el proyecto permitirían que nuevas investigaciones que se
quieran realizar en el país colombiano puedan guiarse de este proyecto.
Para finalizar, el proyecto representa un estudio ingenieril ambiental, debido a que abarca diversidad de
estudios previos, como lo son estudios del suelo, geología, sistemas información geográfico (SIG),
conocimiento de legislación ambiental vigentes, cálculos y estadísticas; bases que son fundamentales
para poder realizar un estudio general a una cuenca hidrográfica.
12. Recomendaciones
A continuación, se presentarán algunas recomendaciones que aportan a dar más acercamiento a la
solución de la problemática identificada de escasez del recurso hídrico:
• Debido a que se evaluó el comportamiento de la cuenca con datos suministrado por estaciones
pluviométricas cercanas a la finca y el tipo de suelo es cambiante, existe un margen de error en
los resultados sobre la captación de aguas de escurrimiento superficial, por ello se recomienda
evaluar en campo el caudal de aguas superficiales que se pueda generar en cada uno de los meses
para así obtener mayor exactitud en el valor captado.
• En caso de que se desee aumentar la captación de la precipitación o por el contrario se desee
ampliar la cobertura de distribución del recurso hídrico, se sugiere complementar el estudio con
la identificación de surcos/canales de conducción que se puedan realizar, distribuidos por la
topografía del terreno que lo permita.
• Se recomienda dependiendo del uso que se le vaya a generar al recurso hídrico, realizar un estudio
a la calidad de las propiedades del agua recolectada, si es para uso agrícola se estima que la
calidad sea adecuada considerando las coberturas presentes en la cuenca hidrográfica.
52
13. Referencias Bibliográficas.
Agropecuaria, P. (2010). “ Manual De Especificaciones Técnicas En El Sector Agropecuario De Costa
Rica Y.
Alcaldía de Medellín. (2006). Diagnostico-Evaluación y Seguimiento - Usos del Suelo Rural. 1153–
1190. http://www.medellin.gov.co/irj/go/km/docs/wpccontent/Sites/Subportal del Ciudadano/Plan
de Desarrollo/Secciones/Información General/Documentos/POT/UsosDelSueloRural.pdf
ArcGIS. (2021). ¿Qué son los datos ráster?—Ayuda | ArcGIS for Desktop.
https://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/manage-data/raster-and-images/what-is-raster-data.htm
Asensio, I., Ramón, M., Blanquer, G., & Manuel, J. (2011). Métodos para la determinación del
coeficiente de escorrentía ( c ). c, 7.
Beltrano, J., & Gimenez, D. O. (2015). Cultivo en hidroponía.
http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/46752/Documento_completo.pdf?sequence=1&is
Allowed=y
Blogs, P. (2014). Desafíos a la seguridad hídrica en América latina y el Caribe. 49–49.
www.cepal.org/sites/default/files/desafios.pdf
Canales Sectoriales Horticultura. (2018). El cultivo hidropónico en el arándano logra un 50% más de
producción en su primer año - Horticultura.
https://www.interempresas.net/Horticola/Articulos/226191-El-cultivo-hidroponico-en-el-
arandano-logra-un-50-por-ciento-mas-de-produccion-en-su.html
CARTOLIMA, CORPOICA, SENA, U. T. (n.d.). Evaluación Hidrologica Climatologica en Caldas. 68–
70.
Cerignoni, F. J., & , Rodrigues, V. A. (2015). Análisis morfométrico de la microcuenca “C” núcleo
Cunha, São Paulo, Brasil. 354, 343–354.
COLOMBIA, R. DE. (2014). Decreto 2041 de 2014. The New York State Dental Journal, 67(8), 22–24.
https://www.funcionpublica.gov.co/eva/gestornormativo/norma_pdf.php?i=59782
Concejo Municipal de Arjona. (2020). Plan de Desarrollo Territorial para el Municipio de Arjona -
Bolivar 2020 - 2023.pdf.
Congreso de Colombia. (1993). LEY 99 de 1993. 1(August), 117–125.
CONGRESO DE COLOMBIA. (1997). LEY 388 DE 1997. 1–28.
Congreso de la república de Colombia. (1973). Ley 23 de 1973, Por la cual se conceden facultades
extraordinarias al Presidente de la República para expedir el Código de Recursos Naturales y
protección al medio ambiente y se dictan otras disposiciones. Diario Oficial, 1973(34), 11–13.
http://www.minambiente.gov.co/images/normativa/app/leyes/2a-ley_0023_1973.pdf
Congreso de la república de Colombia. (2012). Ley 373 de 1997 agua. 058(junio 6), 1–10.
http://www.fedemichoco.com/leyes-la/381-ley-373-de-1997-agua
CURVAS IDF - IDEAM. (2021). http://www.ideam.gov.co/curvas-
idf?p_p_id=110_INSTANCE_WiU2xPoyv4KA&p_p_lifecycle=0&p_p_state=normal&p_p_mod
e=view&p_p_col_id=column-
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ocument_library_display%2Fview_file_entry&_11
Duran, P., Herrera, L. A., & Guido, P. (2010). Captación De Agua De Lluvia, Alternativa Sustentable.
Congreso Nacional Del Medio Ambiente, 1–14. www.conama10.es
Earth Data Nasa. (2021). ASF Data Search. https://search.asf.alaska.edu/#/
EL PRESIDENTE DE LA REPUBLICA DE COLOMBIA. (1994). DECRETO 1600 DE 1994. 843(4),
963–964.
http://repositorio.unan.edu.ni/2986/1/5624.pdf%0Ahttps://www.lhv.nl/actueel/nieuws/huisartsen-
53
problemen-de-ggz-groter-dan-ooit
EL PRESIDENTE DE LA REPUBLICA DE COLOMBIA. (2006). DECRETO NÚMERO 2570 DE
2006. 1767(1767), 2621.
El Presidente de la República de Colombia. (2005). Decreto Numero 4742 de 2005. 1–3.
http://www.minambiente.gov.co/images/normativa/app/decretos/06-dec_4742_2005.pdf
EPA Cartagena. (2016). Manejo de cuencas hidrográficas como estrategia para la implementación de
corredores de conservación-producción en áreas de bosque seco en el Caribe colombiano .
www.estudiomachete.com
FAO. (2009). Guía para la descripción de suelos. Organización de Las Naciones Unidas Para La
Agricultura y La Alimentación, 3(4), 100. file:///C:/Users/Alina Belen Ortiz/Downloads/a0541s00
(1).pdf
FAO. (2013a). Captación Y Almacenamiento De Agua De Lluvia. In Santiago de Chile.
FAO. (2013b). TECNOLOGÍAS PARA EL USO SOSTENIBLE DEL AGUA Una contribución a la
seguridad alimentaria y la adaptación al cambio climático. www.gwpcentroamerica.org.
FAO. (2021). PERMEABILIDAD DEL SUELO.
https://www.fao.org/fishery/static/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm
Forero Buitrago, G. A., Ramírez Barreto, J. C., & Ramírez Feo, G. A. (2020). Propuesta de
almacenamiento de agua lluvia para suministrarla al municipio de Albán utilizando HEC-GeoHMS.
Avances: Investigación En Ingeniería, 17(1), 1–25. https://doi.org/10.18041/1794-
4953/avances.1.6031
Gaspari, F., & , Rodrigues, V. A. (2020). Elementos metodológicos para el manejo de cuencas
hidrográficas. In Elementos metodológicos para el manejo de cuencas hidrográficas.
https://doi.org/10.35537/10915/27877
Gaspari, F. J., Rodríguez Vagaría, A. M., Senisterra María, G. E., Delgado, I., & Besteiro, S. I. (2013).
Elementos metodológicos para el manejo de cuencas hidrográficas Libros de Cátedra.
www.editorial.unlp.edu.ar
Gaspari, F. J., Vagaría, A. M. R., & Senisterra, G. E. (2013). Elementos metodológicos para el manejo
de cuencas hidrográficas.
Gonzalo Duque, E. P. (2003). Geotecnia y Medio Ambiente. 1–112.
Google Colab. (2021). https://research.google.com/colaboratory/intl/es/faq.html
Google Earth Pro. (2009).
Gras, E. (2009). Cosecha de Agua y Tierra.
IDEAM. (2021). Consulta y Descarga de Datos Hidrometeorológicos.
http://dhime.ideam.gov.co/atencionciudadano/
IGAC. (2021). Datos Abiertos Catastro | GEOPORTAL. https://geoportal.igac.gov.co/contenido/datos-
abiertos-catastro
IGAC Geoportal. (2021). Datos Abiertos Agrología | GEOPORTAL.
https://geoportal.igac.gov.co/contenido/datos-abiertos-agrologia
IGAC, S. G. C. (n.d.). Anexo 4. TEXTURA DE SUELOS.
Ilex, Q. (2015). Cuadernos de la Sociedad Española de Ciencias Forestales. 354, 343–354.
INDERENA. (1974). Decreto 2811 Del 18 De Diciembre De 1974. IEEE Journal on Selected Areas in
Communications, 2(1), 64.
http://www.minambiente.gov.co/images/GestionIntegraldelRecursoHidrico/pdf/normativa/Decreto
_2811_de_1974.pdf
J. Lozano. (2007). Decreto 1324 de 2007. Minjusticia, 1. http://suin-
juriscol.gov.co/viewDocument.asp?id=1908902
Jennings, C. P., Aldinger, S. G., Kangu, F. N., Jennings, C. P., Purba, J. M., & Alotaibi, M. N. (2015).
54
CÁLCULO DEL CAUDAL DE CRECIENTE POR EL MÉTODO RACIONAL EN EL CAÑOووو
PAVAS EN LA VEREDA DE VELÁSQUEZ EN EL MUNICIPIO DE PUERTO BOYACÁ. 3(7), 59–
78.
Liliana Figueroa Del Castillo. (2020). Guia Practica Fisica de Suelos.
Marrugo, J. (2014). Problemas ambientales del Caribe Colombiano. II Seminario de Ciencias
Ambientales Sue-Caribe & VII Seminario Internacional de Gestión Ambiental, 14–19.
PRESIDENTE DE LA REPÚBLICA DE COLOMBIA. (2007). DECRETO NÚMERO 1575.
REPUBLICA DE COLOMBIA MINISTERIO DE AGRICULTURA. (1978). Parte III del Libro II del
Decreto - Ley 2811 de 1974. 2(3), 377–389.
Secretaria Distrital de Ambiente. (2020). Recurso hídrico subterráneo. 6–11.
SGC. (2021). Portal Servicio Geológico Colombiano.
https://www2.sgc.gov.co/sgc/mapas/Paginas/geoportal.aspx
Singh, L. K., Jha, M. K., & Chowdary, V. M. (2017). Multi-criteria analysis and GIS modeling for
identifying prospective water harvesting and artificial recharge sites for sustainable water supply.
Journal of Cleaner Production, 142, 1436–1456. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.11.163
Sistema RW7. (2021). Reservorio con Geomembrana por Sistemas RW7.
https://sistemasrw7.com/Descargas/Hidraulica/Reservorio/Reservorio-con-Geomembrana.xlsm
Soledad Garrido Valero, M. D. A. (n.d.). Interpretación de Análisis de Suelos.
Terêncio, D. P. S., Sanches Fernandes, L. F., Cortes, R. M. V., & Pacheco, F. A. L. (2017). Improved
framework model to allocate optimal rainwater harvesting sites in small watersheds for agro-
forestry uses. Journal of Hydrology, 550, 318–330. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2017.05.003
U.N. (2021). Cambio climático – Desarrollo Sostenible.
https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/climate-change-2/
UN. (2021). Consumo y producción sostenibles – Desarrollo Sostenible.
https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/sustainable-consumption-production/
Universidad Nacional de Colombia. (2010). Dinámica Fluvial Deltaica y Litoral del Canal del Dique.
WEAP. (2021). WEAP: Water Evaluation And Planning System.
http://www.weap21.org/index.asp?action=201
WWAP. (2018). The United Nations World Water Development Report 2018: Nature-Based Solutions
for Water. In ONU-Agua. http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/igo/
55
14. Anexos
Anexo 1. Ilustración 10. Árbol de Problemas
(Elaborado por Autor, 2021)
Anexo 2. Ilustración 11. Mapa Modelo de Elevación Digital Finca Bonaire. Arjona-Bolívar.
(Elaborado por Autor, 2021)
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