SECCION 1-ESTUDIO DEL AGUA, HIDROLOGÍA EN CUENCAS Y MANEJO DE RECURSOS HIDRICOS

SECCIÓN N° 1

ESTUDIO DEL AGUA, HIDROLOGÍA EN CUENCAS Y MANEJO DE RECURSOS HIDRICOS

1.1 Introducción.-

El agua ha sido, desde que el mundo existe, fuente de vida y de catástrofes, materia sobre la que han reflexionado pensadores y filósofos, motivo de inspiración para artistas, artesanos y mecánicos, y causa de rivalidades y discordias entre quienes se reconocen sus usuarios.

El ingenio humano ha permitido que los hombres puedan vivir lejos de los cauces naturales llevando el agua desde ellos a los centros de consumo. Esta independencia creciente del lugar de consumo respecto a la fuente, conseguida gracias al avance técnico de las obras de transporte del agua, es la que ha permitido la extensión geográfica y el desarrollo de la humanidad.

Para el hombre de hoy el agua es todavía más indispensable porque a sus necesidades naturales ha añadido un sin número de exigencias artificiales para su comodidad, placer y trabajo, por lo que la civilización actual sería inconcebible sin las obras hidráulicas.

La red hidrográfica de Bolivia es muy densa, y grandes volúmenes de agua están almacenados en lagos y en innumerables lagunas. El país tiene además una increíble riqueza de humedales, siendo los más importantes las planicies de inundación en los llanos y los bofedales en el altiplano. Además, se cuenta con enormes volúmenes no cuantificados de aguas subterráneas cuya ocurrencia está determinada por procesos geológicos históricos.

Debido a su tamaño y su heterogeneidad geomorfológica, Bolivia cuenta con una amplia variación de condiciones climáticas en su territorio. El Altiplano es una zona con poca precipitación y bajas temperaturas, en cambio la zona oriental del país se caracteriza por lluvias intensas y temperaturas relativamente altas. Entre estos dos extremos, se encuentra toda una variedad de microclimas intermedios con diferentes características, dependiendo de la geomorfología, la altitud y la posición geográfica del lugar. La variación en la disponibilidad de las aguas superficiales está correlacionada en gran medida con las tasas de precipitación. Las aguas subterráneas en cambio generalmente son reservorios de agua más permanente, sin embargo éstas recientemente también están afectadas por su explotación para consumo humano y riego.

La ONU ha advertido que ya no podemos seguir tratando nuestros recursos hídricos como si fueran inagotables, porque se ha demostrado que no es así. De hecho basta observar las siguientes cifras: 1’100 millones de personas no tienen acceso al agua potable de calidad; 2’500 millones de personas carecen de sanidad apropiada; 5 millones de personas mueren al año por enfermedades relacionadas con el consumo de agua contaminada.

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1.2 Distribución del agua de la tierra

Estas gráficas de barras muestran en dónde se localiza el agua de la tierra y en qué forma ésta existe. La barra de la izquierda muestra en dónde se encuentra el agua; casi un 97 por ciento de toda el agua se encuentra en los océanos. La barra del medio representa el 3 por ciento de la "otra" parte de la barra del lado izquierdo (la porción de toda el agua de la Tierra que NO se encuentra en los océanos). La mayoría, un 77 por ciento, se encuentra en glaciares y capas de hielo, principalmente en Groenlandia y la Antártica y en los mares salados que se localizan en partes interiores de los países. Veinte y dos porciento de esta porción del agua es agua subterránea.

La barra del lado derecho muestra la distribución de la "otra" porción de la barra del medio (el remanente uno por ciento). Nótese que los ríos comprenden menos de la 4/10ava. del uno porciento de esta agua remanente -- sin embargo, ¡de este remanente es de donde la gente se surte la mayor parte del agua para su uso diario!

Figura 1.1 Distribución del agua de la tierra Esta misma información también se muestra en el siguiente cuadro. Nótese que la cantidad de agua de los ríos comprende únicamente cerca de 300 millas cúbicas -- que representan cerca de la 1/10,000ava. parte de un porciento de toda el agua de la Tierra.

Origen del aguaVolumen del agua enkilómetros cúbicos

Porciento deagua total

Océanos 1,321,000,000 97.24%

Capas de hielo, Glaciares 29,200,000 2.14%

Agua subterránea 8,340,000 0.61%

Lagos de agua dulce 125,000 0.009%

Mares tierra adentro 104,000 0.008%

Humedad de la tierra 66,700 0.005%

Atmósfera 12,900 0.001%

Ríos 1,250 0.0001%

Volumen total de agua 1,360,000,000 100%

Cuadro 1.1 Fuente: Nace, Encuesta Geológica de los Estados Unidos, 1967 yEl Ciclo Hidrológico (Panfleto), U.S. Geological Survey, 1984

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La progresiva disminución del agua ha afectado al abastecimiento de la población, ya un 20% de la población carece de agua necesaria y se espera que para el 2025 esta cifra aumente a un

30%. Esta carencia se ha producido fundamentalmente por cuatro motivos:

Ineficiencia de su uso. Degradación por efecto de la contaminación. Excesiva explotación de aguas subterráneas. Aumento en la demanda para satisfacer necesidades humanas, industriales y agrícolas.

1.3 BALANCE HIDRICO

1.3.1 Balance hídrico superficial.

El Balance Hídrico constituye la base para cuantificar la oferta hídrica, teniéndose como resultado el régimen de caudales en su punto de salida, a través del análisis y procesamiento de la información básica disponible (información y datos climatológicos e hidrológicos, evolución del ciclo hidrológico y sus componentes, demanda, componentes de la geografía física como la cartografía temática, topografía, suelos, geología, uso del suelo, delimitación de cuencas y demografía y socio economía referida a los actores sociales. Se expusieron los siguientes temas:

• El Ciclo Hidrológico y sus componentes.• Procesos Hidrológicos más importantes (precipitación, evaporación, Infiltración, flujo superficial, flujo en los cursos de agua y el flujo subterráneo).• Primer Balance Hídrico Nacional.

1.3.2 Ciclo hidrológico.-

Se denomina ciclo hidrológico al movimiento general del agua, ascendente por evaporación y descendente primero por las precipitaciones y después en forma de escorrentía superficial y subterránea.

En la figura que se observa a continuación se muestra un ejemplo del ciclo del agua. El ciclo hidrológico está determinado principalmente por la evaporación del agua desde la superficie de los océanos. Parte del agua regresa a los océanos en forma de precipitaciones, pero esta cantidad es menor que la que se escapa de estos por evaporación. El resto del agua es arrastrada por los vientos hacia la tierra donde se condensa, formando las nubes y luego cae en forma de lluvia o nieve. El agua se evapora también de los suelos, lagos, ríos y desde la superficie de las hojas, pero la cantidad que se evapora es menor que la que se precipita sobre la tierra. El agua que cae en exceso regresa de nuevo a los océanos por los ríos, la percolación y las corrientes subterráneas.

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Figura 1.2 CICLO HIDROLÓGICO

1.3.2.1 Fases del Ciclo Hidrológico

a. Evaporación

El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiación solar favorece la continua formación de vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes.

b. Precipitación

Cuando por condensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm. comienza a formarse gotas, las cuales caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).

c. Retención

No toda el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del terreno. Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (“agua de intercepción”) por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora. Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcos, lagos y embalses (“almacenamiento superficial”) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.

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d. Escorrentía superficialEl agua de las precipitaciones que no es evaporada ni infiltrada, escurre superficialmente. Aún le pueden suceder varias cosas:

Parte es evaporada: desde la superficie de ríos, lagos y embalses también se evapora una pequeña parte.

Otra parte puede quedar retenida como nieve o hielo o en lagos o embalses. (“Escorrentía superficial diferida”).

Finalmente una parte importante es la escorrentía superficial rápida que sigue su camino hacia el mar.

e. Infiltración

Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del terreno (“infiltración”) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso.

f. Evapotranspiración

En casi todas las formaciones geológicas existe una parte superficial cuyos poros no están saturados en agua, que se denomina “zona no saturada”, y una parte inferior saturada en agua, y denominada “zona saturada”. Una buena parte del agua infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no saturada una parte de esta agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho más importante cuantitativamente, se consume en la “transpiración” de las plantas. Los fenómenos de evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza el término “evapotranspiración” para englobar ambos términos.

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Figura 1.3 Isolineas de evapotranspiración media

La evapotranspiración varía en la Amazonía entre 600 mm en la cuenca alta semiárida del río Grande a 1500 mm en la cuenca del río Orthon. En la cuenca Altiplánica varía disminuyendo de Norte a Sur de acuerdo a la disponibilidad de humedad, tal es así que sobre el lago Titicaca la evaporación supera los 1500 mm, llegando a valores cercanos a los 100 mm en la zona de los salares.En la cuenca de los ríos Bermejo y Pilcomayo la ETR varía entre 600 y 900 mm con valores mínimos entre 200 y 300 mm.

g. Escorrentía subterránea

El agua que ha llegado a la zona saturada circulará por el acuífero siguiendo los gradientes hidráulicos regionales. Hasta que sale al exterior o es extraída, su recorrido puede ser de unos metros o de bastantes kilómetros, durante un periodo de unos meses o de miles de años. Esta salida al exterior puede ser por los siguientes caminos:

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Ser extraída artificialmente, mediante pozos o sondeos. En zonas de topografía plana y superficie freática profunda, la extracción por captaciones constituye casi la única salida del agua subterránea.

Salir al exterior como manantial. Los contextos hidrogeológicos que dan lugar a un manantial son variados, en figura adjunta se esquematiza sólo uno de ellos.

Evapotranspiración, por plantas freatofitas o si la superficie freática está próxima a la superficie. En laderas que cortan la superficie freática se genera una abundante vegetación. (Ver Figura 1.4)

Alimentar un cauce subrepticiamente. Es normal que un río aumente paulatinamente su caudal aguas abajo aunque no reciba afluentes superficiales. (Ver Figura 1.4)

Figura 1.4 Escorrentía subterránea

1.3.3 OFERTA DE AGUA EN BOLIVIA

1.3.3.1 Precipitación

La precipitación normalmente tiene una marcada distribución espacial. Hay lugares donde llueve mucho y otros donde casi no llueve. Aún dentro de una misma cuenca, en lugares relativamente cercanos, hay variaciones importantes en la cantidad de precipitación. Una parte de la precipitación que cae sobre una cuenca da lugar a la escorrentía superficial, otra a la evapotranspiración y finalmente una parte que se infiltra.

La precipitación usualmente se expresa en milímetros acumulados en un lugar durante un cierto tiempo. Se tiene así valores horarios, diarios, mensuales o anuales de la precipitación en una estación determinada. La precipitación se mide por medio de pluviómetros: cuando estos son registradores se llaman pluviógrafos.

La Precipitación promedio es de 1,230 mm/año, una máxima de 6,000 y una mínima de 65. En más de la mitad del territorio nacional, en donde se concentra la mayor parte de la población,

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predominan condiciones subhúmedas a áridas, en las que el agua puede constituirse como una limitante para el desarrollo.

La Cuenca Amazónica incluye los ríos Madre de Dios, Orthon, Abuná Beni, Yata, Mamoré e Itenez cuyas aguas llegan finalmente al río Amazonas. Tiene una superficie de 888.000 Km 2 y recibe una precipitación de 1814 mm/año; la Cuenca de la Plata está formada por el río Paraguay, Pilcomayo y Bermejo y desemboca a través del río Paraguay; cubre una superficie de 235.000 Km2 y tienen una precipitación promedio de 854 mm/año. La Cuenca Lacustre está formada por el Lago Titicaca, Lago Poopó, Salar de Coipasa y de Uyuni y río Desaguadero. Tiene una superficie de 191.000 Km2 recibe una precipitación promedio de 421 mm/año; esta cuenca no tiene salida por lo que también se la conoce como endorreica.

Figura 1.5 Mapa de isoyetas medias anuales

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Figura 1.6 Distribución areal de las precipitaciones

La estación lluviosa, como se dijo, se concentra en el verano con un máximo en enero y en segundo lugar en febrero. Se inicia generalmente en diciembre para concluir en marzo. De 60 a 80 % de las precipitaciones ocurren durante estos 4 meses.La estación seca es en invierno, con un mínimo de mayo a agosto. Dos períodos de transición separan estas dos épocas, uno en abril y otro de septiembre a octubre.Para fines agrícolas, se debería asumir que gran parte del territorio nacional, no se presentarán lluvias significativas durante los meses de mayo, junio, julio y agosto, y solo lluvias muy pequeñas o mínimas en septiembre. El período seco es tanto más severo cuanto más reducido es el total anual.1.3.3.2 Aguas Superficiales

Las aguas superficiales constituyen la fuente de agua mayormente utilizada hasta ahora. A menudo están cargadas de sedimentos provenientes de la erosión de la cuenca. Esto encarece y dificulta su aprovechamiento, así como el funcionamiento de obras de toma, desarenadores,

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canales turbinas y obras de almacenamiento. Las aguas superficiales tienen muchas veces problemas de calidad. Los ríos son colectores de desagües poblacionales, industriales, mineros y agrícolas. Si no existe o no se pone en práctica una política nacional de preservación de la calidad de las aguas, estas pueden deteriorarse de tal modo que su aprovechamiento quede fuertemente limitado.

Las aguas superficiales comprenden un complejo sistema de ríos, lagos, lagunas, humedales y otros cuerpos de agua. Los recursos hídricos superficiales de una determinada región provienen de la precipitación pluvial caída en su cuenca de alimentación y de los manantiales (descarga subterránea).

Las aguas superficiales de Bolivia han sido descritas en detalle por Montes de Oca (1997). Este último autor también indica las caudales de algunos ríos. Se puede observar los caudales específicos por cuenca en la Figura 1.7.

Figura 1.7 Mapa de Caudales específico por cuenca (Roche et al. 1992)

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El aprovechamiento en Cochabamba se estima en un promedio anual de 1,60 m3/seg. Dadas las condiciones topográficas y geológicas en la mayoría de los torrentes3, es posible incrementar los caudales disponibles en la época de estiaje construyendo y mejorando pequeñas obras de almacenamiento en las partes altas de la cordillera, hasta llegar a un caudal aprovechable de alrededor de 2,50 m3/seg.

Se estima que el caudal proveniente de cuencas vecinas en Cochabamba para agua potable y riego llega a unos 0,50 m3/seg. Sin embargo, el mayor potencial todavía aprovechable radica en el trasvase de aguas de otras cuencas hacia el Valle Central, encontrándose entre ellos los proyectos de Misicuni, Corani y Palca.

1.3.3.3 Aguas Subterráneas

Las aguas subterráneas no siempre son tomadas en cuenta en los planes de manejo de cuencas, lo cual es extraño cuando consideramos que un gran porcentaje del abastecimiento de agua potable y agua de riego en las zonas rurales y urbanas proviene de acuíferos subterráneos.

PRONAR estima que al presente se está aprovechando un caudal medio anual de 1,20 m3/seg. de aguas subterráneas en el Valle Central de Cochabamba y que en el futuro unos 3,00 m3/seg adicionales de agua pueden ser explotados con campos de pozos profundos.

Se puede mencionar varias otras razones por las que es importante considerar las aguas subterráneas. Una de estas es que en muchos casos las aguas subterráneas y superficiales están interconectadas. Las principales zonas de recarga de los acuíferos son los humedales, los abanicos aluviales, u otras zonas con suelos permeables. En el Valle de Cochabamba, la recarga se realiza principalmente por la infiltración en los cursos de los ríos y las quebradas.

1.4 Usos y demandas de agua en Bolivia.-

El agua en nuestro país es un bien escaso y estamos obligados a utilizarla racionalmente. La mayor parte del agua consumida se dedica a la agricultura, 79,5%, para regar unas 3.500.000 Ha. El resto, un 20%, lo usamos en nuestras industrias y en nuestros hogares.

Figura 1.8 Usos del agua

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Frecuentemente se hace una distinción entre los usos consuntivos y los usos no consuntivos de agua. En el cuadro 1.2 se muestran los usos más importantes en Bolivia.

Usos consuntivos Usos no consuntivos

Uso doméstico Uso hidroeléctrico

Agua para riego Uso recreativo y ecoturismo

Uso industrial Pesca

Uso minero Navegación

Uso petrolero Uso medioambiental

Cuadro 1.2 Usos consuntivos y no consuntivos del agua en BoliviaFuente: MAGDR-DGSR-PRONAR ( 2000 )

1.4.1 Agua para Riego

El mayor consumidor de agua en Bolivia es la agricultura bajo riego. El riego es una actividad de alto consumo de agua (>79%), más importante que los usos urbanos (incluso el uso industrial urbano).

El agua utilizada para riego contiene normalmente una cantidad apreciable de sales en disolución y elementos sólidos en suspensión.Según la cantidad y clase de elementos sólidos en suspensión el agua podrá influir en el método de riego a elegir y, si éste es la aspersión y sobre todo si es riego localizado, la calidad del agua determinará la clase de tratamiento filtrante necesario.

1.4.2 Abastecimiento de agua para uso doméstico

Se ha observado un notable incremento en la cobertura de servicios de agua potable en los últimos tiempos, sin embargo no se ha distribuido equitativamente observándose diferencias principalmente entre el sector urbano y rural, además de diferencias entre los departamentos. Solo cinco de las nueve ciudades capitales de departamento cuentan con servicio permanente las 24 horas. La ciudad de Cochabamba enfrenta los mayores problemas de abastecimiento de agua potable, seguida de las ciudades de Potosí, Sucre y Cobija.

En el área rural, se tienen muchas dificultades de abastecimiento de agua potable como son la dispersión de la población, poca capacidad municipal para generar y canalizar proyectos, y poco interés para la inversión por parte del sector privado. En el área rural, además de tener bajos porcentajes de cobertura, en la mayoría de los casos el abastecimiento es a través de fuentes públicas y no de conexiones domiciliarias como ocurre mayormente en el área urbana.

La baja cobertura en el abastecimiento de agua potable a la población ha provocado que las principales enfermedades y la alta mortalidad infantil estén relacionadas con la baja calidad del agua (malaria, diarreas, fiebre tifoidea, etc.).

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1.4.3 Uso Industrial, Minero y Petrolero

La mayor parte de las industrias en Bolivia está ubicada dentro de las ciudades y en la mayoría de los casos utilizan el agua potable de los sistemas de distribución. La demanda de agua para consumo manufacturero varía según la industria. El consumo de agua en la industria minera, ubicada mayormente en el área rural, es de aproximadamente 31.5 millones de m 3 de agua por año (1 m3/s). Sin embargo, es difícil determinar en forma exacta el consumo de agua por la industria minera ya que depende de muchos factores, como el proceso utilizado, maquinaria, metal extraído, etc. Por ejemplo, la mina Huanuni-Ingenio Santa Elena utiliza alrededor de 240 litros de agua por segundo derivados del río Huanuni, de los cuales 66% es reciclado.8

Las actividades hidrocarburíferas también demandan el uso de agua, principalmente de fuentes superficiales. Este requerimiento varía sustancialmente de acuerdo al tipo y magnitud del proyecto, no existiendo a la fecha una referencia documentada del volumen de agua utilizado para cada actividad.

1.4.4 Navegación de ríos y lagos

a. Transporte fluvial

Bolivia cuenta con aproximadamente 8 000 km de ríos navegables, en su mayoría ubicados en el sistema amazónico boliviano. Los ríos amazónicos son importantes para el transporte de carga. Se está dando mucha importancia al transporte ínter modal, que es el transporte combinado entre la carretera y los ríos. Esto sin duda transformará los puertos actuales en polos de crecimiento económico donde se concentrarán empresas de carga, instituciones de control naval, instituciones de desarrollo científico, comandancias navales y pequeños comerciantes.

Los puertos más importantes en la amazonía boliviana son Puerto Villarroel (río Ichilo), Trinidad y Guayaramarín (río Mamoré), que juntos representan el eje Ichilo-Mamoré.

La mayoría de las rutas navales tiene importancia nacional, pero además forman parte de corredores bio-oceánicos. Es el caso para el eje Ichilo-Mamoré que en su concepción formaría parte del corredor bio-oceánico Pacífico-Atlántico. Puerto Aguirre, en la ruta de la hidrovía Paraguay-Paraná, cuenta con un puerto que recibe carga tanto nacional como internacional. La hidrovía se constituye en la más importante de las vías que provee acceso al océano Atlántico.

Además de los ríos principales, existe una multitud de ríos secundarios utilizados por los múltiples asentamientos humanos de población dispersa a lo largo de sus orillas. Estos ríos son utilizados como medio de transporte y de comercio entre las poblaciones y mercados de abastecimiento e intercambio, formando lo que podría llamarse una red vecinal de transporte fluvial

b. Transporte lacustre

Bolivia además del transporte fluvial cuenta con un importante transporte lacustre en el lago Titicaca. Embarcaciones transportan carga y pasajeros. Bolivia dispone de tres puertos

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importantes en el lago: Guaqui (conectado a la ciudad de La Paz mediante ferrocarril y carretera), Chaquaya (carga de minerales) y Crillon Tours (turismo).

1.4.5 Uso Hidroeléctrico

El potencial hidroeléctrico está poco explotado en Bolivia. Esto ocurre porque los costos de su desarrollo por lo menos a corto plazo son superiores a los costos de generación con base en el gas natural. La existencia de reservas grandes de gas natural en territorio nacional hace poco probable la expansión rápida de la generación hidroeléctrica.

En Bolivia, las zonas con mayor potencial hidroenergético se encuentran en las laderas del este de la Cordillera de los Andes, por las condiciones hidrológicas y topográficas que presentan, cubriendo una extensión aproximada al 14% de la superficie total del país (Figura 2.3)

Figura 1.9 Potencial hidroeléctrico específico en Bolivia

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Como resultado de los trabajos de inventariación de proyectos hidroeléctricos por parte de ENDE (1993) se han identificado 81 aprovechamientos, con una capacidad total instalable de 11 000 MW, situados en todo el territorio nacional. De acuerdo a este inventario, ENDE (1993) ha realizado un mapeo de zonas con potencial de generación de energía eléctrica (Figura 2.3). Los ríos con el potencial hidro-eléctrico más alto pertenecen en su mayoría a la cuenca Amazónica.

1.4.6 Turismo y Uso Recreativo

El uso medioambiental puede ser considerado como la preocupación para proteger los recursos hídricos y la flora y fauna acuática, dentro un marco de integralidad. El uso medioambiental atribuye valores intrínsecos a los hábitats acuáticos y a las especies que los habitan. Generalmente, este uso es compatible con usos no consuntivos de los recursos hídricos, como son el turismo, la navegación o la pesca deportiva.

1.4.7 Pesca y Acuicultura

En el Altiplano, actividades pesqueras importantes se realizan en el lago Titicaca y casi todos los ríos Amazónicos sostienen una pesca de subsistencia importante. La única forma de acuicultura intensiva que se practica en el país es el cultivo de truchas en el Altiplano. En la cuenca del Amazonas, se cultivan especies nativas (pacú y tambaqui) y especies exóticas (tilapia). Se puede esperar que la demanda de agua para esta actividad incrementara en el futuro.

1.5 CUENCAS HIDROGRÁFICAS DE BOLIVIA.-

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Figura 1.10 Cuenca hidrográfica

El sistema hidrográfico en Bolivia comprende tres grandes cuencas: la cuenca Amazónica ubicada entre los 9°38' a 20°30' de latitud sur y 59°58' a 69°30' de longitud oeste, con una extensión aproximada de 724,000 km2, ocupando el 65.9% del territorio nacional; La cuenca cerrada o endorreica ubicada entre los 14°38' a 22°58' de latitud sur y 66°a4' a 69°40' de longitud oeste, cubriendo 145,081 km2 de superficie (13.2%) y por último, la cuenca del Río de la Plata que abarca 229,500 km2 (20.9%) del territorio nacional y situada entre los 18°36' a 22°59' de latitud sur y 57°30' a 66°40' de longitud oeste.

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Qsalid

a

Evapotranspiracion

PRECIPITACION

INFILTRACION

Figura 1.11 Mapa hidrográfico de Bolivia1.5.1 División del país en cuencas hidrográficas

El país se ha dividido en 13 grandes cuencas que se muestran en el cuadro siguiente:

Grandes cuencas Cuencas hidrográficas

Amazonas Madre de DíosBeni

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OrthonMamoréIténez-GuaporéParapeti-IzozogAbuna

Altiplano TiticacaDesaguadero-PoopóCoipasa-Uyuni

Río Del Plata PilcomayoBermejoParaguay

Cuadro 1.3 Grandes cuencas hidrográficas de Bolivia

1.5.2 CUENCA DE COCHABAMBA

Está rodeada de relieves montañosos con afloramientos paleozoicos y cretácicos pertenecientes a las estribaciones orientales de la Cordillera Central de Los Andes, con una altura que varía de 3,000 m.s.n.m. a 5,000 m.s.n.m. y encierran una llanura central rellenada por materiales cuaternarios fluvio-lacustres que ocupan una tercera parte de la cuenca hidrográfica y donde las torrenteras se integran a los cursos principales que drenen la cuenca.

Figura 1.12 Cuenca Cochabamba

1.5.2.1 Cuenca de Sacaba

Se encuentra al Este de la cuenca de Cochabamba, ocupando una superficie de unos 120 km2, donde el curso principal es del río Rocha y los tributarios las torrenteras que drenen desde las serranías de la Cordillera de Cochabamba. La cuenca está conformada por una zona montañosa, le sigue una zona de sedimento y la llanura que ocupa la parte central de la

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cuenca.

Los acuíferos en la cuenca son de bajo rendimiento con una capacidad específica de 0.3 a 1.0 l/s/m. La profundidad del nivel estático varía de 50 m en los apócales de los abanicos, 40 m en la zona intermedia y en la zona central casi aflora en la superficie.

1.5.2.2 Cuenca Punata-Cliza

Tiene una superficie aproximada de 2,000 km2, en cuyo sector norte se encuentran serranías con afloramientos de rocas paleozoicas impermeables, que son el basamento de la cuenca rellenada con sedimento cuaternario de origen fluvio-lacustre, hay una transición desde cantos rodados, grava arenosa, limo y arcilla es decir hay una progresiva disminución en el tamaño desde las zonas próximas a los ápices de los conos hacia la parte central del valle.

La zona más favorable para la explotación de agua subterránea es el abanico de Punata con pozos de media a alta capacidad y en menor extensión en el área Cliza-Tarata. Las condiciones hidrogeológicas son poco favorables en el abanico de Arani y lo mismo ocurre en los abanicos al Norte de la carretera Santa Cruz-Cochabamba debido a la gran extensión de las arcillas lacustres.

1.5.2.3 Cuenca Santivañez

Es una cuenca pequeña y elongada en la dirección Noreste-Sureste que tiene una superficie de 160 km2, de los cuales 40 km2 corresponden a la zona con encape cuaternario de origen fluvio-lacustre y un espesor variable de pocos metros en los bordes, hasta unos 300 m entre el Convento y Huayña Khocha.

1.5.3 MANEJO INTEGRAL DE CUENCAS

Los recursos hídricos son la base fundamental para el desarrollo de una cuenca, así la delimitación de cuencas se la realiza tomando en cuenta la totalidad de una determinada área que aporta al caudal de un río o de manera genérica a un curso de agua.

Sin embargo, no toda el agua aportada por la cuenca es disponible para su uso posterior ya que la cantidad y calidad de agua depende también de factores como la cobertura vegetal, la actividad humana que se da en una cuenca determinada, la geomorfología de la cuenca y otros factores que no pueden ser tomados en cuenta de manera independiente, pues los mismos dependen unos de otros.

En este contexto surge la idea de un Manejo Integral de Cuencas (MIC) centrado en intervenciones planificadas y concertadas con los campesinos o pobladores de una determinada cuenca, las municipalidades y las autoridades designadas por ley.

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Figura 1.13 Mapa de cuencas inter-departamentales de Bolivia

1.5.4 Planificación de cuencas.-

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En términos hidrológicos, una cuenca hidrográfica es un ámbito territorial formado por un río con sus afluentes y por un área colectora de aguas. En la cuenca, existen los recursos naturales básicos (agua, suelo, vegetación y fauna) para el desarrollo de múltiples actividades humanas.

La planificación de los recursos hídricos y cuencas hidrográficas debe contemplar un estudio de reconocimiento de las cuencas hidrográficas nacionales y su priorización, con el objetivo central de evaluar los recursos y las condiciones, para luego planificar la ordenación futura. Si bien los planes nacionales contemplan, a nivel macro, una primera aproximación y proporcionan lineamientos generales del manejo de cuencas, los niveles regionales, departamentales y municipales son los encargados de viabilizar las acciones propuestas. A nivel municipal, los Planes de Desarrollo Municipal pueden ser la base para la formulación del Plan de Gestión Integral y Participativa de la cuenca hidrográfica principal de la jurisdicción municipal.

La gestión de los recursos hídricos y cuencas hidrográficas es el proceso de dirección y supervisión de actividades, tanto técnicas como administrativas, orientadas a maximizar en forma equilibrada los beneficios sociales, económicos y ambientales que se pueden obtener con el aprovechamiento de agua y recursos conexos, así, como controlar los fenómenos y efectos adversos asociados al uso de los recursos, con el fin de proteger al hombre y al ambiente que lo sustenta.

1.5.5 Características y fases de un proyecto de aprovechamiento de agua.-

Generalmente, los proyectos se inician con el objetivo de optimizar la captación y el aprovechamiento de los recursos hídricos, que por su marcada escasez en la zona occidental del país, unida a las irregularidades de las épocas de lluvias han tenido un notorio efecto en la producción agrícola. De esa manera, se llevan a cabo estudios y justificaciones que tienen relación con los aspectos siguientes:

a. Factibilidad Técnicab. Rentabilidad Económicac. Sostenibilidad

La factibilidad técnica y la rentabilidad económica son requisitos básicos para la viabilización de cualquier financiamiento y en general la atención que requieren son de amplio conocimiento en las instituciones que impulsan proyectos de desarrollo. La sostenibilidad en los proyectos de riego es un aspecto que ha sido enfatizado en los últimos años. Sin embargo, los diversos enfoques que se le han dado muestran todavía resultados muy pobres y es necesario prestarle mayor atención a las causas de ello.

A fin de realizar una primera aproximación a los procesos de formulación de un proyecto de riego, se consideran las siguientes fases:

1. Definición de objetivos.2. Estudios exploratorios.3. Estudios de factibilidad.4. Diseño y planificación.

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5. Ingeniería del proyecto.

1.5.5.1 Definición de Objetivos

El desarrollo de un proyecto de aprovechamiento de agua con fines de riego, desde la óptica institucional busca el mejoramiento del bienestar regional o micro regional (en función del alcance del proyecto). Este objetivo puede interpretarse de diversas formas, entre las cuales se incluyen:

Mejor distribución de ingresos en el área de influencia. Estimular la creación de mayores fuentes de trabajo y empleo. Lucha contra la pobreza. Promoción de crecimiento económico. Objetivos intangibles como la ocupación territorial, preservación ecológica, etc.

Mientras tanto, la perspectiva de los usuarios regantes, el proyecto de riego y la respectiva oferta de agua para la agricultura con la que viene asociado el proyecto, puede estar referido a resolver situaciones concretas como ser:

Disminución de riesgos agrícolas contra efectos climáticos adversos. Asegurar la producción de alimentos para la subsistencia familiar. Aumento de la capacidad productiva de sus parcelas. Creación de mayores oportunidades de trabajo en su predio.

En la medida en que los objetivos e intereses de los involucrados en el proyecto sean compatible, podrá facilitarse la toma de decisiones de quienes deben asumir roles y responsabilidades en su concepción, posterior ejecución y finalmente en la correspondiente gestión.

1.5.5.2 Estudios Preliminares

Esta fase de los proyectos, varía en cada caso específico; en algunos casos consiste en un reconocimiento de los recursos, en otros se recopila información que ha sido previamente obtenida, y en otros casos debe generarse la información necesaria para los fines del proyecto.

De cualquier manera, es en esta fase que se compatibilizan objetivos e intereses de los involucrados, y se define el alcance de los proyectos. En esta fase también se define el marco dentro del cual deberían tomarse las decisiones inherentes al proyecto.

1.5.5.3 Estudios de Factibilidad

Esta es una fase de alto contenido técnico, dónde si la fase previa lo garantiza, en los estudios de factibilidad se deja libertad a la imaginación y la creatividad, para inventar alternativas que satisfagan los objetivos del proyecto. Cada una de estas alternativas imaginadas debe estudiarse con suficiente detalle, para permitir su evaluación en términos de desempeño, costo, calidad, etc.

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Las alternativas evaluadas son posteriormente comparadas para la selección de la mejor. Los resultados de esta fase deben presentarse en forma clara y coherente a las instancias de toma de decisiones, de donde deben salir las conclusiones respecto a:

1. Una propuesta específica puede ser seleccionada para cumplir con el objetivo deseado mediante el proyecto.2. Estudios adicionales sobre alguna(s) alternativa(s) son necesarios para llegar a esa conclusión.3. Dentro de las condiciones económicas, ambientales y/o tecnológicas, el proyecto no debería proseguir.

1.5.5.4 Diseño y Planificación.

Esta fase empieza solamente después de la toma de decisiones descrita en el punto anterior, respecto la ejecución del proyecto.

En caso afirmativo, esto implica que los involucrados cuentan con la disposición, los recursos y las condiciones para proceder hasta llegar a la construcción y luego hacer la gestión del agua por aprovechar. La fase de planificación y diseño debe llevarse en el marco de una visión integral de los problemas y necesidades a resolver. Los pasos clave para ello pueden sintetizarse en:

1. Establecer claramente los objetivos del diseño: La importancia de este paso radica en la importancia que tienen los objetivos en los aspectos técnicos del diseño.

2. Transformar los objetivos en criterios de diseño: La importancia de este proceso es que permite mantener la dimensión del proyecto dentro de los alcances establecidos en un marco concreto de objetividad.

3. Utilizar los criterios de diseño para la obtención de los objetivos: En este paso es fundamental efectuar la revisión de aspectos referidos a ingeniería, economía, agricultura, medioambiente, gestión, etc.

1.5.5.5 Ingeniería del Proyecto

Durante la fase de diseño, se debe tomar permanentemente en cuenta el futuro desempeño del sistema de riego, de manera que los efectos de las obras que se introducen en el proyecto puedan ser razonablemente pronosticados.

El buen desempeño de un sistema, estará relacionado con la calidad y funcionalidad de su infraestructura, así como con la rentabilidad en el uso de los recursos productivos. Sin embargo, en el marco de los sistemas de riego, la participación humana, las características y magnitud de la movilización que promueve el riego, nos llevan a destacar principalmente los aspectos relacionados con la gestión institucional de su manejo.En este contexto, desde el punto de vista de la ingeniería, mínimamente deberían establecerse las siguientes pautas relacionadas con el diseño, la importancia y la pertinencia de las obras:a. Definición de criterios de diseño y dimensión de las obras.

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b. Escala del emprendimiento y resultados esperados del riego.c. Definición de los criterios operativos del futuro sistema.

a. Definición de criterios de diseño y dimensión de las obras

En principio, es fundamental conocer la disponibilidad de agua, lo que se traduce en una evaluación hidrológica satisfactoria, que permita el adecuado dimensionamiento físico de las obras para cumplir con los objetivos de suministro de agua.

La disponibilidad de agua se analiza en la dimensión del territorio que pretende ser atendido por el futuro sistema de riego, para lo cual es necesario efectuar el pronóstico sobre las aguas potencialmente utilizables, que incluyen: agua de lluvias, agua superficial, agua regulada y agua subterránea.

En todos los casos es necesario que el pronóstico se establezca considerando la cantidad, calidad y oportunidad en que las aguas se encuentran disponibles y pueden ser aprovechadas.

b. Escala del emprendimiento y resultados esperados del riego

Las metas específicas y los resultados esperados de un proyecto de aprovechamiento de agua deben quedar claramente definidos, puesto que en función de ellos se establecen los criterios de medición de sus efectos e impactos. Además, en la medida que haya claridades la escala del emprendimiento propuesto, se posibilita una mayor compatibilidad y realismo respecto a los diversos objetivos de los actores involucrados en el proyecto.

c. Definición de los criterios operativos del futuro sistema

En el alcance de un proyecto de riego, es necesario que los criterios operativos sean detalladamente planteados y analizados, de manera que con los involucrados se defina la articulación entre las formas de manejo posibles de parte de quienes se harán cargo del sistema, características y dimensiones de las obras.

1.6 COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA.-

1.6.1 Datos de entrada

El conocimiento del régimen de la corriente de un rio, se afirma por resultado de determinación de los gastos hidráulicos por el rio durante el mayor tiempo posible, y esta determinación solo puede obtenerse por cualquiera de los procedimientos siguientes: Directamente por medio de aforos. Indirectamente en forma aproximada, deduciendo los gastos en función de los tres factores analíticos que los producen, a saber: las lluvias, el área de la cuenca y el coeficiente de escurrimiento que se debe aplicar, para determinar en forma aproximado los escurrimientos ocurridos en el sitio donde se desea conocer el régimen de la corriente.Obviamente cuando se cuenta con datos de aforo el estudio hidrológico se simplifica y los resultados obtenidos de su análisis, son más fidedignos que cuando el estudio está basado en datos de escurrimiento calculado.

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1.6.2 Evaluación de los aspectos geomorfológicos

Las características morfométricas del rio son las siguientes: Área de la cuenca. Longitud del rio principal. Pendiente media del rio.

1.6.2.1 Área de la cuenca

La cuenca hidrográfica es el área que tiene solamente una salida para su escorrentía superficial. En cuencas muy pequeñas es aconsejable efectuar el levantamiento topográfico de la cuenca para determinar su extensión. Para las cuencas más grandes la delimitación se hace en concordancia con las curvas de nivel de los mapas del IGM, escala 1:50000

1.6.2.2 Precipitación media anual de la cuenca

Para su obtención se localizan las estaciones pluviométricas más convenientes por su relativa proximidad a la cuenca y con el mayor número de observaciones posibles. Se escogen las que tengan un periodo común, procurando que abarquen en su totalidad la cuenca, y con ellas se trazan las isoyetas correspondientes a la precipitación media anual de cada estación. En estas condiciones las isoyetas resultan paralelas y equidistantes, motivo por el cual al centro de gravedad de la cuenca le corresponde una precipitación sensiblemente igual a la precipitación media de la cuenca.

1.6.2.3 Determinación de la “estación base”

Se elige la estación pluviométrica más conveniente como “estación base”, debiendo ser de preferencia la más cercano al centro de la cuenca y contar con el mayor numero de registros mensuales de precipitación. Cuando no se puede satisfacer las dos condiciones, generalmente se refiere la que reúne la segunda condición, a fin de contar con un mayor periodo para los análisis posteriores.

1.6.2.4 Coeficiente de correlación de la precipitación de la “estación base”

Elegida la “estación base”. Ahora redivide el valor de la precipitación media anual del centro de gravedad de la cuenca entre la precipitación media de la “estación base”. La relación se llama “el coeficiente de la correlación de la precipitación” (Kc).

Teniendo el valor anterior bastara multiplicar por este coeficiente, las precipitaciones mensuales registradas en la “estación base”.

1.6.3 Método de la secretaria de los recursos hídricos

1.6.3.1 Determinación del coeficiente de escurrimiento

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El mencionado método está basado en las características generales de climatología. El procedimiento para determinar el valor probable del coeficiente de escurrimiento para un aprovechamiento en estudio, cuando no se tiene datos de aforo, consiste en comparar su cuenca con otras. Cuyas características generales de climatología, extensión, pendiente, vegetación, geología, forma de concentración, etc., sean semejantes y en las cuales se cuenta con datos de aforo que hayan permitido previamente la deducción de los coeficientes de escurrimiento anuales. Como en la generalidad de los estudios no es posible en esta forma, la deducción de los coeficientes de escurrimiento anuales, se obtendrá en la forma siguiente:

Coeficiente de escurrimiento anual:

Utilización.- Se empleara para determinar los escurrimientos probables en forma aproximada. Factores.- Depende fundamentalmente de tres factores: la precipitación, el tipo de suelo y el uso. Otro factor es la pendiente media de la cuenca que no se ha tomado en consideración. Precipitación.- Se hará invertir la precipitación anual en milímetros para el cálculo del coeficiente de escurrimiento anual. Tipo de suelos.- Los suelos nos interesan según su mayor o menor permeabilidad, y se clasifican en tres tipos:

A) Suelos muy permeables:B) Suelos medianamente permeablesC) Suelos casi impermeables

Fórmulas

Para K< 0,15 se usará la fórmula: C e=K ∙P−250

2000 (1.1)

Para K> 0,15 se usará la fórmula: C e=K ∙P−250

2000+ K−0.15

1.5 (1.2)

Donde:

P=precipitación media anual en milímetros Ce=coeficiente de escurrimiento anualK=parámetro que depende del tipo y del uso del suelo

Rango de validez

Las formulas se consideran validas para valores de la precipitación anual entre 350 y 22250 mm. Sin embargo se aconseja emplearlas con cautela, cuando la precipitación tiene un valor cercano a algunos de los límites señalados.1.7 ESCURRIMIENTO.-

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1.7.1 Determinación de los escurrimientos mensuales

Cuando no se conocen los valores de las precipitaciones mensuales de la cuenca, hay necesidad de deducirla mediante el auxilio de la “estación base”. Las aportaciones mensuales(o volumen escurrido) de la cuenca se calcula por la siguiente relación:

A=Ce ∙ A ∙P

1000 (1.3)

Donde Ce=coeficiente de escurrimientoA= área de la cuenca en Km2

P=precipitación deducida para la cuenca (P=p*Kc, donde p es la precipitación de la “estación base” en mm, y Kc es el coeficiente de corrección de la precipitación de la “estación base”, para deducir la correspondiente en la cuenca)

Uso o cobertura del sueloTipo de suelo

A B CBarbecho, áreas incultas y desnudas 0,26 0,28 0,30Cultivos:En hilera 0,24 0,27 0,30Legumbres o rotación de pradera 0,24 0,27 0,30Granos pequeños 0,24 0,27 0,30Pastizal:% del suelo cubierto o pastoreomás del 75% -poco- 0,14 0,20 0,28del 50 al 75% -regular- 0,20 0,24 0,30menos del 50% -excesivo- 0,24 0,28 0,30Bosque:Cubierto más del 75% 0,07 0,16 0,24Cubierto del 50 al 75% 0,12 0,22 0,26Cubierto del 25 al 50% 0,17 0,26 0,28Cubierto menos del 25% 0,22 0,28 0,30Cascos y zonas con edificaciones 0,26 0,29 0,32Caminos, incluyendo derecho de vía 0,27 0,30 0,33Pradera permanente 0,18 0,24 0,30

Cuadro 1.4 Valores de K (Fuente: PRONAR)

1.7.2Probabilidad de ocurrencia

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El porcentaje establecido para la precipitación esperada durante cualquier año debe ser el 75% de probabilidad del periodo de registro. Sin embargo el PRONAR acepta que este valor sea el 75% de la precipitación promedio anual (100%). Un ejemplo se presenta en la tabla siguiente:

Mes

Precip. Prom. Anual

(100%) mm.Precip. Esperada durante cualquier año (75%) mm.

Enero 114,7 86,1

Febrero 84,50 63,40

Marzo 74,1 55,6

Abril 25,20 19,25

Mayo 2,40 1,80

Junio 2,70 2,10

Julio 1,80 1,40

Agosto 4,50 3,40

Septiembre 11,50 8,60

Octubre 25,50 19,10

Noviembre 56,60 42,50

Diciembre 105,40 79,10

Cuadro1.5 Precipitaciones mensuales

1.7.3 Aportación anual

Para obtener un valor de la aportación anual o escurrimiento solo se necesita sumar los valores de escurrimientos mensuales.

PROCEDIMIENTO PARA EL ESTUDIO HIDROLÓGICO E INVESTIGACIÓN DE LA DESCARGA

(POPEHYE)

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1.- Instalación de POPEHYE

El programa ‘‘POPEHYE’’ funciona bajo ciertas condiciones y el usuario tiene que poner en la orden siguiente de etapas:

1.1.- Seguridad macro:

Antes de abrir el programa ‘‘POPEHYE’’ en Excel, el usuario debe definir el nivel de seguridad de macro:

Menu Excel > Herramientas > Macro > Seguridad…

Entonces el nivel medio de la seguridad para la macro debe ser elegido:

1.2.- Precisión del cómputo:

Introducir los puntos siguientes en el formato del cálculo de Excel:

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Menu Excel > Herramientas > Opciones…> Calcular

1.3.- Función solver:

La función solver tiene que ser agregada en dos diversas fases. Seguir el proceso abajo:

Menu Excel > Herramientas > Complementos…

La ventana siguiente aparecerá la función solver, tiene que ser agregado marcando de la lista. Después de esto, el programa instalará ‘‘solver’’ del CD de la fuente o del disco de Microsoft Office que debe estar disponible por el usuario.

La segunda etapa es activar ‘‘solver function’’ en la ventana de Microsoft Visual Basic. El menú de Visual Basic es abierto presionando ‘‘Alt+F11’’ en el menú normal de Excel. Una

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vez que ‘‘Visual Basic’’ se abre, el usuario tiene que instalar manualmente ‘‘solver’’ como sigue:

Menu Microsoft Visual Basic > Herramientas > Referencias…

Después de hacer click en referencias, la ventana siguiente será abierta. Seleccionar ‘‘SOLVER’’ de la lista abajo:

Si’’SOLVER’’ no existe en la lista mencionada, después hacer un click en ‘‘Examinar…’’ y entonces encontrar el archivo llamado ‘‘SOLVER.xla’’ la cuál debe estar normalmente en la dirección siguiente:

C:\Program Files\Microsoft Office\OFFICE11\Macros\SOLVER.xla

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En el último hacer click en ‘‘Abrir’’ .

Después de esto, cuando el usuario abre el programa ‘‘POPEHYE’’, el siguiente mensaje aparecerá en la pantalla:

El usuario tiene que seleccionar ‘‘Habilitar Macros’’ para activar todos los programas escritos internos de Visual Basic en ‘‘POPEHYE’’.

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Ejemplo de aplicación del método empírico

Hallar la descarga para una cuenca de 4,34 km2, con las siguientes características:

Pendiente montañosa Superficie normal Cobertura rocosa

Para un periodo de retorno de 100 años.

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Ejemplo de aplicación del método Gumbel

Hallar la descarga para una cuenca hidrológica medida de 4,34 km2, con las siguientes características:

Superficie de la captación estudiada del área: 3,65 km2

Para un periodo de retorno de 50 años.

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