Modelación geomorfológica de las microcuencas El Guamal y La Morena

Modelación geomorfológica de las microcuencas El Guamal y La Morena, abastecedoras del sistema de acueducto del municipio de Convención, N.S. a partir de un modelo de elevación digital (DEM).

1. Resumen
3. Preliminares
4. Marco referencial
5. Consideraciones generales
6. Caracterización geomorfológica
7. Simulación teórica de caudales
8. Propuesta para la estimación de caudales reales en las quebradas El Guamal y La Morena
9. Conclusiones
10. Recomendaciones
11. Bibliografía
12. Anexos

RESUMEN

Este proyecto abarca una serie de herramientas tecnológicas que tienen como aplicación central la rama de la hidrología, se presenta la modelación geomorfológica de las microcuencas El Guamal y La Morena abastecedoras del sistema de acueducto del municipio de Convención N. S, a partir de la utilización de los sistemas de información geográfica (SIG), específicamente los Modelos de Elevación Digital (DEM); dicha modelación se realizó con el uso de la extensión HEC-GeoHMS 1.1, cargada en el software ArcView GIS 3.2. La simulación de los caudales medios mensuales de las quebradas, se llevó a cabo utilizando el software SIHICAMM, a partir de los registros de evaporación y precipitación de la estación central. Finalmente se plantean los diseños preliminares para la construcción de una estructura de aforo.

CARACTERÍSTICAS

PÁGINAS__114__ PLANOS___0__ ILUSTRACIONES___0___CD-ROM___1___

GLOSARIO

AVENUE: lenguaje de programación de ArcView, que permite lograr un manejo personalizado de menús, botones y herramientas a una aplicación propia, como la creación de una interfaz para que sea utilizada por otras personas.

CHARTS: son representaciones gráficas de los datos tabulares que permiten visualizar los datos haciendo referencia a las tablas de ArcView. Cualquier cambio hecho en la tabla afecta automáticamente el "Chart". ArcView le permite escoger cinco tipos de Charts: (áreas, barras, columnas, tortas, dispersiones X, Y)

DEM: modelo de elevación digital

GRILLA: es una matriz de celdas donde se almacenan los datos en valores numéricos, los cuales representan un identificador de tipo rasgo, un código con atributos cualitativos o valores de atributos cuantitativos (Ej. Una celda podría tener un valor de "6" que indica que pertenece al distrito 6 (Indicador), o que posee un tipo de suelo 6 (atributo cualitativo) o que está a 6 metros sobre el nivel del mar (valor de atributo cuantitativo)

IDW: método de interpolación de grillas según el inverso del cuadrado de las distancias

LAYOUTS: permite integrar documentos (Views, Tables, Charts) y otros elementos gráficos en una ventana para crear una presentación final para imprimir en impresora, plotter o un archivo de exportar.

SCRIPT: es un componente de ArcView, que contiene códigos de Avenue, que permiten automatizar tareas, añadir nuevas capacidades a ArcView y construir aplicaciones enteras.

SHAPEFILE: formato nativo de ArcView. Es un archivo con formato ArcView, el cual genera a su vez tres tipos de archivos por cada shapefile:

• *.shp: almacena los rasgos geométricos (como forma y localización)
• *.shx: almacena el índice de los rasgos geométricos.
• *.dbf: archivo "dbase" que almacena la información de los atributos de estos rasgos.

SIG: sistema de información geográfica.

SIHICAMM: software que permite la simulación hidrológica de caudales medios mensuales.

TABLE: despliega la información de los atributos del tema activo, así como ArcInfo posee una tabla de atributos donde se almacena la información descriptiva de los objetos geográficos. ArcView administra automáticamente la relación entre los temas y sus tablas sin necesidad de que se carguen por separado.

INTRODUCCIÓN

La hidrología es la ciencia que estudia la disposición espacial y temporal del agua en el globo terrestre y las diferentes formas de como ésta se presenta.

El desarrollo como se conoce hasta el momento, depende del agua; es el elemento integrador, es en la simpleza de su estructura molecular donde se ha gestado el desarrollo evolutivo de nuestro planeta, como seres humanos estamos sentenciados, mientras dure nuestro ciclo como especie, a sufrir de manera directa los efectos que se producen como consecuencia de los cambios que sufre este vital liquido por nuestra intervención.

El comportamiento del recurso agua se puede determinar mediante el diseño y operación de proyectos de ingeniería, para su control, uso y aprovechamiento, debido a la importancia de éste para el sostenimiento de las comunidades en general.

Es indispensable conocer las fuentes que suministran la información preliminar, necesaria para dar inicio a un determinado estudio; en el caso del departamento Norte de Santander, la información existente sobre cuencas y ríos es deficiente, razón por la cual mediante el desarrollo de este proyecto investigativo se pretende determinar una información veraz y confiable acerca de las características hidrológicas de las microcuencas El Guamal y La Morena, encargadas de abastecer el sistema de acueducto del municipio de Convención.

Los sistemas de información geográfica (SIG), son en la actualidad una herramienta de trabajo fundamental en las áreas relacionadas con el manejo de cuencas, permitiendo obtener el máximo rendimiento de la información, facilitando el manejo de datos y la toma de decisiones.

Este estudio está orientado hacia la caracterización hidrológica de las fuentes antes mencionadas; la delimitación geomorfológica de las microcuencas es realizada a partir de modelos basados en celdas, conocidos como Modelos de Elevación Digital (DEM).

La información contenida en el DEM se procesa mediante la utilización de extensiones especializadas como: HEC-GeoHMS 1.1 y el Spatial Analyst, las cuales son instaladas en el software ArcView Gis 3.2.

Debido a la carencia de registros históricos de caudales en las quebradas objeto del presente estudio, se emplea el modelo de simulación lluvia-escorrentía "SIHICAMM" con el fin de estimar caudales teóricos en las fuentes.

Adicionalmente se presentan los diseños preliminares para la construcción de una estructura de aforo, que permitan generar una base de datos reales para estudios futuros en las microcuencas mencionadas.

1. PRELIMINARES

1.1 TÍTULO

MODELACIÓN GEOMORFOLÓGICA DE LAS MICROCUENCAS EL GUAMAL Y LA MORENA, ABASTECEDORAS DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO DEL MUNICIPIO DE CONVENCIÓN, N.S. A PARTIR DE UN MODELO DE ELEVACIÓN DIGITAL (DEM).

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Desconocimiento de parámetros geomorfológicos, características y condiciones hidrológicas, carencia de registros históricos y estudios específicos de las microcuencas El Guamal y La Morena.

1.3 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

En la actualidad el sistema de acueducto del municipio de Convención es abastecido por las quebradas El Guamal y La Morena, las cuales carecen de datos históricos referentes a caudales, debido a que no cuentan con ninguna estación de aforo que permita registrar los niveles máximos y mínimos que se hallan presentado en dichas fuentes, para posteriormente realizar estimaciones reales de caudales.

Las microcuencas de las quebradas antes mencionadas no han sido objeto de estudios específicos en los cuales se determinen las características geomorfológicas y morfométricas de las mismas.

1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

Siempre que se quiere administrar un recurso natural se hace necesario tener algún conocimiento tanto de su cantidad como de su calidad, razón por la cual en el desarrollo sostenible de una región se hace indispensable, como primer paso, determinar las disponibilidades del recurso agua en los diferentes sitios de interés; seguidamente formular interrogantes en procura de lograr la sensibilización de los entes encargados de la preservación y administración del mismo; tales como:

• ¿Cuenta el municipio de Convención y entidades departamentales con la información básica suficiente para la formulación y elaboración de proyectos que contribuyan a la recuperación y manejo integral de las cuencas hidrográficas?
• ¿La Universidad Francisco de Paula Santander, cuenta con estudios suficiente para diagnosticar y ayudar a la formulación de proyectos relacionados con el recurso hídrico en el municipio de Convención?
• ¿La información existente de las microcuencas, es la suficiente para realizar planes encaminados a la solución de problemáticas que puedan afectar a futuras generaciones?

1.5 JUSTIFICACIÓN

El proyecto institucional, como objetivo fundamental de la Universidad Francisco de Paula Santander; concibe entre otros aspectos, el desarrollo de la labor investigativa y práctica. El estudiante dentro de su actitud responsable a sus hechos y deberes sociales, aumenta cada día la capacidad de superación y extensión a la comunidad, logrando la interacción y consistencia de la importancia de los recursos hídricos que son fundamentales para el sostenimiento del hombre.

El Departamento de Fluidos y Térmicas dentro de sus líneas de investigación, preocupado frente a la escasez del recurso hídrico y la poca importancia que se le ha prestado a la hidrología, ha formulado: Caracterizar y describir, las condiciones hidrológicas de las cuencas del departamento Norte de Santander, planteando posibles alternativas de solución a esta problemática.

Para tal fin se ha propuesto en coordinación con profesores de diferentes áreas, estudiar el comportamiento, evolución, localización exacta y las diferentes características hidrológicas de las quebradas El Guamal y La Morena; reforzando así, el sentido de pertenencia del municipio de Convención, el departamento, entidades gubernamentales y no gubernamentales hacia su universidad y el compromiso de ésta con la región.

Actualmente no se cuenta con una información precisa acerca de las cuencas del Norte de Santander referente a: caudales, caracterizaciones hidrológicas, determinación del tiempo durante el cual se puede mantener este recurso y toma de medidas respectivas frente al tema. Con este proyecto se pretende recopilar y procesar la información necesaria desde el punto de vista hidrológico, sirviendo de base para la generación de proyectos investigativos a futuro.

1.6 OBJETIVOS

1.6.1 Objetivo general. Desarrollar con orientación del director del proyecto, las investigaciones básicas, y realizar las labores propias de la Ingeniería Civil, para la obtención de una base de datos hidrológicos y morfométricos de las microcuencas El Guamal y La Morena.

1.6.2 Objetivos específicos. Los objetivos que a continuación se mencionan, son realizados con el propósito de aportar unas bases sólidas para la ejecución de posteriores proyectos de esta índole.

• Realizar el seguimiento y la inspección visual del recorrido de las fuentes.
• Elaborar el Modelo de Elevación Digital de la zona de estudio a partir de curvas de nivel.
• Modelar geomorfológicamente las microcuencas, mediante el uso de la extensión HEC-GeoHMS 1.1, cargada en el software ArcView.
• Caracterizar hidrológicamente las microcuencas El Guamal y La Morena.
• Aplicar un modelo lluvia-escorrentía que permita simular caudales teóricos mensuales en las fuentes.
• Elaborar los diseños preliminares para la construcción de una estructura de aforo, que permita registrar los caudales reales en cada una de las quebradas.

1.7 ALCANCES Y LIMITACIONES

1.7.1 Alcances. Es preciso destacar que el presente trabajo, es un requisito para optar al titulo de Ingeniero Civil (pregrado). Considerando el grado de conocimiento con que se cuenta en este nivel, se plantean los siguientes alcances:

• La profundización en la investigación se hizo teniendo en cuenta la calidad y detalle de la información conseguida.
• La elaboración del Modelo de Elevación Digital de la zona de estudio, se realizó empleando software especializados tales como: AutoCad, ArcView y las extensiones Cad Reader y Spatial Analyst.
• La caracterización geomorfológica, se realizó usando el Modelo de Elevación Digital (DEM) generado a partir del mapa presentado en el Esquema de Ordenamiento Territorial del municipio, el cual fue digitalizado con base en restituciones cartográficas de las planchas del IGAC.
• El modelo de simulación lluvia-escorrentía aplicado, se ejecutó de acuerdo con los registros de precipitación y evaporación de la zona de estudio.

• La metodología "ZOPP" consiste en la aplicación de una serie de procesos, orientados a la planificación de proyectos de gran magnitud; en el presente estudio sólo se usó para establecer causas y efectos del problema y en la determinación de objetivos, medios y fines del mismo.

• Se realizaron los diseños preliminares para la estructura de aforo propuesta.
• Se almacenó y procesó la información que posteriormente podrá ser implementada para adelantar estudios y proyectos hidráulicos futuros.

1.7.2 Limitaciones. Los aspectos limitantes que generaron mayor dificultad para la realización del presente proyecto fueron:

• La inseguridad en el sector rural donde se investigó y recopiló la información de campo, influyó notablemente en el desarrollo del proyecto debido a la restricción en el acceso a la zona de estudio.
• En el proyecto no se contempló la medición de caudales, ni el análisis del agua en las fuentes, debido a los costos y la poca utilidad que suministra un dato puntual, para la realización de cualquier proyecto hidráulico.
• La falta de apoyo por parte de las entidades gubernamentales en cuanto al suministro de información básica, referente a la zona de estudio.
• Considerando que el área de las microcuencas estudiadas es pequeña, no fue conveniente hacer uso de los Modelos de Elevación Digital existentes en la red, debido a la resolución con que éstos están disponibles.

1.8 DISEÑO METODOLÓGICO

1.8.1 Tipo de proyecto. El tipo de investigación desarrollada en el presente proyecto es de carácter descriptiva; además de acuerdo a la naturaleza del proyecto, el tipo de investigación involucró la documentación en libros, revistas, artículos publicados en la Web (papers), recopilación de datos y trabajos de observación descriptiva de campo.

1.8.2 Fuentes de información. Las fuentes de información son:

Fuentes primarias. A continuación se mencionan las principales fuentes, en las cuales se obtuvo la información preliminar para el desarrollo del proyecto:

• Earth Resource observation System (EROS), instituto que pertenece al United State Geographic Survey (USGS), a través de sus sitios en la Web y en general la Internet.

• La Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental CORPONOR.
• Alcaldía municipal de Convención.

Fuentes secundarias. Otras entidades que también aportaron información valiosa para el satisfactorio desarrollo del estudio fueron:

• La Universidad Francisco de Paula Santander a través de sus diferentes dependencias.
• La Pontificia Universidad Javeriana, por intermedio de algunos profesionales vinculados a ésta, entre los cuales cabe destacar al ingeniero Nelson Obregón Neira.
• El Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).
• El Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC).

1.8.3 Metodología. La metodología para el estudio geomorfológico de las microcuencas El Guamal y La Morena está fundamentada en el uso del software HEC-GeoHMS 1.1 diseñado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos (U.S. Army Corps of Engineers).

La estimación de caudales en las fuentes se realizó mediante la aplicación del software: Sistema de Simulación Hidrológico de Caudales Medios Mensuales "SIHICAMM", elaborado por los ingenieros de sistemas José Ángel Cortés, Doris Soto y Lida Bulla, como proyecto de grado en la universidad Francisco de Paula Santander, basándose en las formulaciones matemáticas para la simulación hidrológica de caudales medios mensuales, desarrolladas por el Centro Interamericano de Desarrollo e Investigación del Agua y la Tierra (C.I.D.I.A.T)1.

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1DUQUE C. Roberto A, BARRIOS R. Alex G, Desarrollo del modelo y programa de computación para la autocalibración de parámetros, Mérida-Venezuela: s.n., 1988. p. 125

Las etapas seguidas en la metodología fueron las siguientes:

• Recopilación de la información con entidades y personas conocedoras del tema.
• Se inspeccionó el estado de los nacimientos de las quebradas El Guamal y La morena, abastecedoras del sistema de acueducto del municipio de Convención, mediante el recorrido de sus cauces.
• La cartografía base para la elaboración del Modelo de Elevación Digital DEM, fue la presentada en el Esquema de Ordenamiento Territorial del municipio.
• La caracterización geomorfológica de las microcuencas se realizó a partir del Modelo de Elevación Digital (DEM), mediante el uso de la extensión HEC-GeoHMS 1.1, la cual se carga en el software ArcView GIS.
• La presentación del proyecto de las estructuras de aforo, se siguió conforme a la metodología Alemana "ZOPP"; exigida por entidades nacionales e internacionales.

2. MARCO REFERENCIAL

2.1 ANTECEDENTES

La Corporación Autónoma Regional de la Frontera Nororiental CORPONOR, máxima autoridad ambiental en el Norte de Santander. Entidad autónoma perteneciente al Sistema Nacional Ambiental SINA, en el mes de marzo del año 1998 adelantó el estudio titulado Ordenamiento y Manejo Integral de La Microcuenca Formada Por Las Quebradas El Guamal y La Morena Municipio de Convención, Departamento Norte de Santander, (ver figura 1) a cargo del Ingeniero Hugo Alfonso Noguera Peñaranda.

En dicho estudio se hizo énfasis en las características físicas de la microcuenca, determinando área, pendientes medias, longitudes de los drenajes principales, usos del suelo, litología predominante en la zona, aspectos climatológicos, entre otras. Es de destacar las consideraciones que hace el autor en cuanto a la delimitación de la microcuenca, puesto que tiene en cuenta una porción de área en jurisdicción del municipio de González departamento del Cesar, correspondiente a la superficie drenada por la quebrada Culebritas.

Posteriormente durante el año 2004 se aprueba el Esquema de Ordenamiento Territorial Municipal, en el cual se definen los usos del suelo, se establecen las reglamentaciones urbanísticas correspondientes y se plantean los planes, programas y proyectos para el futuro desarrollo territorial del municipio.

Adicionalmente en este estudio, se tratan independientemente las microcuencas de las quebradas El Guamal y La Morena, pertenecientes a la red hidrográfica del municipio, que a su vez hace parte de la cuenca del río Catatumbo. En la figura 2 se puede observar la delimitación previa de las microcuencas, realizada en el EOT.

La quebrada El Guamal, es considerada la más importante por abastecer el acueducto del casco urbano y del corregimiento que lleva su mismo nombre, aportando un caudal aproximado de 28 lps. Por su parte la quebrada La Morena suministra cerca del 30% del agua para el acueducto Municipal; posteriormente su cauce se une con la quebrada El Guamal, desembocando en la quebrada Búrbura.

Figura 1. Ubicación del municipio de Convención

Figura 2. Delimitación previa de las microcuencas.

En los estudios antes mencionados, los autores no hacen una clara descripción de los aspectos hidrológicos de las microcuencas; solo destacan características explícitas de las mismas.

No obstante, en la evolución de las ciencias de la Ingeniería específicamente la hidrología, se contempla la utilización de herramientas computacionales, permitiendo que el enfoque de los problemas hidrológicos se realicen a nivel superior al alcanzado con los métodos tradicionales, obteniendo mayor detalle espacial, reduciendo los tiempos requeridos para la ejecución de actividades y las funciones matemáticas empleadas pueden diseñarse para producir los fenómenos hidrológicos con el mayor detalle posible.

Haciendo énfasis en lo anterior y en relación con la aplicación de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), específicamente los Modelos de Elevación Digital en la modelación de las cuencas hidrográficas, cabe destacar, que en el departamento Norte de Santander no se cuenta en la actualidad con estudios en los cuales se hayan aplicado estas técnicas. Por tal motivo y en aras de dar un paso importante en las fronteras del arte de la investigación en la Universidad Francisco de Paula Santander, se pretende mediante este proyecto de grado enmarcar un sendero que motive a los futuros profesionales a investigar y apropiarse de las últimas herramientas tecnológicas que el medio ofrece.

2.2 MARCO TEÓRICO

En la actualidad los sistemas de información geográfica, son herramientas computacionales que han permitido dar un paso agigantado en la búsqueda de soluciones a problemas cotidianos como son los relacionados con los fenómenos hidrológicos.

La carencia de registros históricos de caudales debido a la no existencia de estaciones de aforo, hacen necesario la aplicación de modelos que permitan la simulación teórica de caudales. Por tal motivo fue necesario realizar la caracterización hidrológica de las microcuencas de las quebradas El Guamal y La Morena, fuentes que abastecen el sistema de acueducto del municipio de Convención Norte de Santander.

El desarrollo definitivo del proyecto se llevó a cabo en cuatro etapas fundamentales:

La primera consistió en la recolección de información; la etapa siguiente comprendió la elaboración de un Modelo de Elevación Digital (DEM) de la zona, para dicha actividad se tuvo como base teórica la información publicada en la página de Internet www.usgs.gov y las continuas asesorías brindadas por los ingenieros Nelson Obregón y Juan Camilo Quijano, vinculados a la facultad de ingeniería civil de la Pontificia Universidad Javeriana.

La tercera etapa consistió en la caracterización geométrica de las microcuencas mediante el uso de herramientas computacionales, teniendo como referencia el manual del usuario de la extensión Geospatial Hydrologic Modeling Extensions, HEC-GeoHMS.

La fundamentación del modelo de simulación de caudales teóricos aplicado, es conocida como lluvia-escorrentía, considerada como la cuarta etapa del proyecto, que se basa en la relación entre precipitación y escorrentía y los métodos para la distribución de ésta a través del tiempo, que son base para una predicción eficaz en la operación de proyectos hidráulicos, para la extensión de registros de caudal en ríos con estaciones hidrográficas y para la estimación de caudales en ríos que carecen de registros históricos2.

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2LINSLEY RAY K. Hidrología para ingenieros, 2 ed, México: s.n., 1994. p.144

2.2.1 Conceptos fundamentales. Las definiciones que a continuación se destacan, son las más relevantes en el presente proyecto.

• ARCVIEW: es un software que permite el análisis y provee las herramientas de escritorio necesarias para manejar la información geográfica de una manera fácil y poderosa, compuesta por una interfaz gráfica que permite cargar datos espaciales y tabulares y desplegarlos como mapas, tablas y diagramas; en la figura 3 se muestra la presentación principal del software.

Figura 3. Presentación principal de ArcView

Extensiones cargadas en ArcView: las extensiones que se manejaron en el proyecto son las descritas seguidamente:

• CAD READER: extensión que permite leer y generar archivos gráficos de formatos .dwg y .dxf
• GEOPROCESSING: su funcionalidad son las operaciones con sobreposición, como su unión, intersección, extracción entre dos temas, generando uno nuevo.
• GRATICULES AND MEASURED GRIDS: se pueden crear grillas y cuadrículas en las vistas y en el layout, mostrando la latitud y longitud sobre un mapa georeferenciado.
• HEC-GeoHMS: permite el procesamiento del terreno a partir de Modelos de Elevación Digital y la modelación de cuencas hidrográficas.
• JPEG (JFIF): es un formato de imágenes comprimidas, que permite exportarlas a otros programas.
• 3D ANALYST: crea y permite visualizar los datos espaciales en tercera dimensión (estructuras triangulares TIN), revelando características del relieve que no se perciben en vistas planas.
• SPATIAL ANALYST: permite la generación, análisis y modelación de los datos estructurados en forma de raster (ej. Modelos de Elevación Digital).

En la figura 4 se ilustra como es pueden activar las extensiones en el software ArcView.

Figura 4. Presentación de las extensiones cargadas

3. CONSIDERACIONES GENERALES

3.1 ASPECTOS GENERALES DEL MUNICIPIO DE CONVENCIÓN

3.1.1 Ubicación geográfica. El municipio de Convención está ubicado al noroccidente del departamento Norte de Santander a 8° 28’ latitud norte y 73° 20’ longitud oeste; cuenta con un área total de 94.746 Há y un perímetro urbano de 1,5 Km. Su población aproximada es de 25.582 habitantes según la proyección del DANE para el 2003.

Límites:

• Norte: República de Venezuela.
• Sur: Municipio de Ocaña y González (departamento del Cesar).
• Oriente: Municipio de Teorama.
• Occidente: Municipio del Carmen y González (departamento del Cesar).

Se encuentra entre los pisos térmicos templado y cálido con una temperatura promedio de 21,83º C. Presenta una precipitación media anual de 1436.45 mm, posee una altura promedio de 1.076 m.s.n.m. en el casco urbano (ver figura 5).

Cuadro 1. Proyección de la población en el casco urbano

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*Población proyectada en el casco urbano del municipio de Convención utilizando el método geométrico Pf = Pi*( 1 + r)n, la tasa de crecimiento usada fue de 2.5%, según el DANE.

Figura 5. Panorámica del casco urbano.

3.1.2 Vías de acceso. El municipio de Convención dista 270 Km. de la ciudad de Cúcuta, capital del Departamento Norte de Santander y 33 Km. del municipio de Ocaña.

Cuenta con tres vías principales, las cuales facilitan su conexión con el resto del Departamento y el territorio Nacional.

• Al Sur: con la vía Convención – Ocaña – Ábrego – Cúcuta.
• Al Noreste: con el trayecto Convención – El Tarra – Tibú – Cúcuta
• Al Noroeste: con la vía Convención – Guamalito – La Mata -Valledupar.

De un total de 433 Km. de carreteras, apenas una decena están pavimentadas.

El municipio de Convención, cuenta con una vía primaria llamada Troncal del café entre el sector Ocaña (la ondina) – Convención con una longitud de 33 Km. en buen estado y administrada por el Instituto Nacional de Vías (INVIAS).

Vías intermunicipales: Convención – El Tarra – Tibú y Convención – Guamalito – La Mata; estas vías se encuentran en regular estado debido a la falta de mantenimiento e inversión por parte del estado.

3.1.3 Geología. Las unidades de rocas aflorantes en el sector urbano del municipio, corresponde a rocas sedimentarias del Devónico representada por la unidad Arenosa – Lutitica de Convención (Df), compuesta principalmente de areniscas grises a verdosas intercalada con arcillolita gris, también se presentan algunos niveles de calizas sobre la quebrada La Morena, al este del casco urbano.

Otro tipo de aforamientos predominantes en la zona, son las rocas ígneas del Jurásico correspondientes al Complejo Intrusivo – Extrusivo (Jci), se considera que el sector urbano del municipio está asentado sobre esta unidad de roca, compuesta principalmente de cuarzomonzonitas de grano fino a grueso de carácter ácido, que varia de granito a cuarzomonzonitas y en algunos sectores se encuentra atravesada por diques de composición silícea a básica con una distribución irregular y un espesor variable.

3.1.4 Infraestructura municipal. La infraestructura esta distribuida por:

Sistema de acueducto. El municipio de Convención posee un sistema de acueducto que abastece de agua potable a un 92% de la población, mientras que el 8% restante recibe agua sin ningún tratamiento.

La principal fuente de abastecimiento del acueducto, como se mencionó en el numeral 3.1 es la quebrada El Guamal, se le atribuye un caudal aproximado de 52.3 lps.

La captación consta de una bocatoma de fondo, conformada por un dique de vertedero con rejilla central, 2 desarenadores cuyo suministro es mediante tubería de Ø8" con aducciones de 27m y 60.96m respectivamente; la conducción es por gravedad, a lo largo de 8 Km. (ver figuras 6 y 7).

Figura 6. Captación sobre la quebrada San Pablo.

Figura 7. Desarenador principal del sistema de acueducto El Guamal.

Referente a la captación en la quebrada La Morena, está constituida por una bocatoma de fondo con rejilla a todo lo largo del dique, vertedero en concreto ciclópeo, cámara de derivación en concreto reforzado con vertedero de excesos, aducción de 27m en tubería de Ø 8", un desarenador de 1.7m x 7m. (ver figuras 8 y 9).

Figura 8. Captación sobre la quebrada La Morena.

Figura 9. Desarenador sistema de acueducto La Morena.

La conducción se realiza en dos etapas, la primera por gravedad hasta un tanque situado a en el barrio 19 de Febrero, a una distancia aproximada de 2500 m de la captación y luego por bombeo culminando en la planta de tratamiento.

La planta de tratamiento es de tipo compacta.

Características:

• La estructura de medición es una canaleta Parshall
• Dos sedimentadores
• Dos floculadores
• Tres filtros
• Un tanque de almacenamiento

El proceso de desinfección del agua se realiza mediante la aplicación de cloro gaseoso, además se efectúa el proceso de coagulación aplicando sulfato de aluminio en proporción de 28 g/m³.

Sistema de alcantarillado. El sistema de alcantarillado del municipio de Convención es combinado, puesto que las aguas residuales domiciliarias y las aguas lluvias, utilizan la misma tubería de conducción.

La red que posee una longitud de 9.8 km en tubería de gress de Ø 8", 10" y 12" y 1.266 conexiones presenta un 70% de deterioro en toda su extensión, debido a la gran cantidad de lodos y residuos sólidos que llevan consigo las aguas lluvias, dificultando las conexiones de nuevos usuarios al sistema.

La disposición final de las aguas residuales, se efectúa en una red de emisarios finales con una longitud de 2.600 m, el vertimiento principal se realiza sobre la quebrada El Guamal, a través del emisario llamado Caño Picho y otras cinco descargas sobre la quebrada La Morena.

Salud. El municipio de Convención cuenta en la actualidad con el Hospital Benito Ovalle, uno de los más importantes de la región, puesto que atiende a las poblaciones aledañas de: El Tarra, San Pablo, parte de San Calixto y Teorama.

Cuenta con una Unidad Móvil que hace presencia en la zona rural diariamente, ofreciendo servicios médicos, odontológico y de enfermería en los puestos de salud y en las diferentes veredas.

3.2 CLIMATOLOGÍA DE LA ZONA

Para la determinación de las características climatológicas de la zona de estudio se contemplaron inicialmente las estaciones meteorológicas ubicadas dentro del municipio y sus alrededores las cuales se presentan en el cuadro 2

Cuadro 2 Estaciones meteorológicas

Fuente: Instituto de meteorología, hidrología y estudios ambientales (IDEAM)

Para la obtención de la precipitación promedio, las estaciones de influencia fueron georeferenciadas sobre el mapa de la zona; haciendo uso del método de Thiessen3 se determinó el área efectiva correspondiente a cada una de las estaciones meteorológicas, después de realizado este procedimiento se obtuvo que la mayor parte del área de las microcuencas (93.4%), quedó inscrita dentro del polígono de influencia de la estación central (ver figura 10), ubicada en el casco urbano del municipio. Por este motivo se optó por utilizar solo la información registrada en la estación del Instituto Técnico Agrícola, la cual puede apreciarse en la figura 11.

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3. LINSLEY RAY K., Hidrología para ingenieros, 2 ed. México: s.n., 1994. p. 125.

Figura 10. Ubicación de estaciones meteorológicas

Figura 11. Estación meteorológica Instituto Técnico Agrícola

Las características climáticas registradas durante el período de 1994 a 2004, son las que a continuación se describen:

3.2.1 Precipitación. La precipitación promedio anual que se registra en la zona de estudio es: 1436.45 mm/año, las mayores precipitaciones en el mes de octubre con 229,15 mm y las menores en el mes de enero con 34,06 mm (ver anexo A).

3.2.2 Temperatura. Se registra una temperatura media anual de 21.83º C; el periodo de mayor temperatura es en el mes de agosto con 22.53 ° C y el de menor en diciembre con 20.7 ° C.

3.2.3 Evaporación. La evaporación promedio anual en la zona es de 1221 mm; presentándose una evaporación máxima de 194.78 mm en el mes de octubre y una mínima de 28.95 mm en el mes de enero (ver anexo B).

3.2.4 Brillo solar. Se registra un promedio anual de 2008 horas sol que equivalen a unas 167.3 horas/mes. La mayor insolación ocurre en el mes de julio con unas 223.3 horas y una menor en el mes de abril con 119.1 horas.

3.2.5 Humedad relativa. La humedad más baja se presenta en el mes de agosto con un 78%, mientras que en los meses de noviembre y diciembre se registra un valor del 85%; esta variable presenta un valor promedio del 82%, estableciendo una variación entre valores máximos y mínimos tan solo del 7%.

3.2.6 Evapotranspiración. Al integrar los valores de temperatura y las relaciones de evaporación y transpiración se conocen los valores de evapotranspiración, la cual es la pérdida total de agua de un terreno, que se origina por la evaporación del agua que se halla en los espacios porosos del suelo y en la transpiración de la cobertura vegetal que se está sobre él, ésta se mide en milímetros (relación del agua en lt/m²).

Evapotranspiración potencial (ETP). Es la que se produce cuando el suelo se encuentra en su capacidad de campo y cubierto con abundante vegetación uniforme, se puede determinar mediante la fórmula propuesta por Thornthwaite:

ETP = 1.6*Ka*(10*Tj / )a

ETP = Evapotranspiración potencial en cm

Tj = Temperatura media en el mes j, º C

Ka = Constante que depende de la latitud y el mes del año*

I = Índice de eficiencia de temperatura

a = Constante

I =  ij ;ij = ( Tj / 5 )1.514

a = 675*10-9*I³ – 771*10-7*I² + 179*10-4*I + 0.492

La evapotranspiración real (ETR), es la que verdaderamente experimenta el terreno y es igual a la potencial cuando es suficiente el suministro de agua; cuando éste no es suficiente o cuando se agotan las reservas hídricas del espacio poroso del suelo, la real es inferior a la potencial.

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*La latitud de la zona de estudio esta comprendida entre 8º y 10º Norte; los factores Ka se interpolaron con base en la tabla 4.3 del libro Fundamentos de hidrología de superficie, Francisco J. Aparicio Mijares.

En el cuadro 3 se presentan los resultados obtenidos de evapotranspiración promedio mensual.

Cuadro 3. Cálculo de evapotranspiración potencial mensual promedio

3.2.7 Índice de aridez. Este parámetro es considerado como una característica cualitativa del clima, que muestra en mayor o menor grado la insuficiencia de los volúmenes precipitados para mantener la vegetación; circunstancialmente suele llamarse "déficit de agua" su formula de cálculo es la siguiente:

Ia = (ETP / P) – 1

Ia = Índice de aridez

ETP = Evapotranspiración potencial en mm

P = Precipitación en mm

A continuación se presentan los correspondientes índices de aridez promedio para cada uno de los meses del año en la zona de estudio:

Cuadro 4. Cálculo del índice de aridez

Los resultados del índice de aridez indican que durante los dos primeros meses del año se presenta un déficit de agua en las microcuencas, debido a los altos niveles de evapotranspiración en comparación con las escasas precipitaciones presentes en la zona, siendo más crítica la situación en el mes de enero.

En el mes de marzo el comportamiento de este fenómeno se normaliza, dando paso a una notable excedencia de agua en los meses restantes del año, garantizando de esta manera los requerimientos de este líquido por la vegetación existente.

Cabe mencionar que esta situación ocurre para un año en el cual se presenten condiciones hidroclimatológicas normales (promedios); las circunstancias se puede hacer más crítica cuando las condiciones climáticas presenten eventos extremos.