Estimación de variables hidroclimáticas (página 2)

CAPÍTULO 1: REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Los estudios que incluyen estimaciones de precipitación, temperatura, disponibilidad, rendimiento hídrico y demanda de agua en la cuenca alta del río Mocotíes son muy pocos, pues aunque se cuenta con un número considerable de trabajos en los que se han estimado algunas de estas variables están referidas a otras zonas; por su parte las investigaciones en las que se ha intentado explicar la distribución espacial de algunas variables hidroclimáticas en el área estudio son relativamente numerosas, sin embargo están basadas en datos de estaciones climáticas, por lo que en realidad se trata de análisis muy puntuales. En este orden de ideas se realizó una revisión bibliografica de algunos trabajos que de algún modo sirvieron como basamento metodológico y temático para el presente trabajo.

CORPOANDES-SANCOTEC, (1976), realizan estimaciones de caudales en las principales fuentes hídricas del municipio Rivas Dávila, para ello se basan en los datos registrados por las estaciones pluviométricas en funcionamiento para la época (1975-1976) y en mediciones de caudales directas en las diferentes quebradas por 8 meses consecutivos; con esta información elaboran modelos estadísticos para estimar la disponibilidad mensual y anual. De igual manera realizan proyecciones de demanda agrícola y residencial de agua para el año de 1995.

Ponte, (1976), estudia la variación temporal y areal de la precipitación dentro de la cuenca Chama-Mocoties, a través del uso de métodos estadísticos como la distribución normal y raíz cuadrada normal a datos anuales y mensuales de precipitación. Logra determinar áreas homogéneas de distribución espacial y temporal de las lluvias.

Díaz, (1983), define áreas potenciales para realizar actividades agropecuarias en la cuenca alta del río Mocoties, a través del estudio de características físico-naturales y socioeconómicas; en su estudio incluye una breve descripción de la precipitación y la temperatura.

Huiza y Pérez, (1997), calculan la disponibilidad y la demanda de agua en la cuenca alta del río Motatán; el calculo de los promedios anuales de disponibilidad lo obtienen a través de la elaboración de las isolineas de escurrimiento, por su parte la demanda de agua para fines agrícola, residencial y turísticas es obtenido a través de la aplicación de dotaciones teóricas.

Molina y Vergara, (1997), llevan a cabo una estimación preliminar de la disponibilidad y demanda de agua en la cuenca alta del río Chama; para el cálculo de la disponibilidad aplican el método Thornthwaite que conlleva a la elaboración de isolineas de escurrimiento; por su parte la demanda de agua es obtenida mediante la aplicación de dotaciones teóricas dependiendo de las actividades económicas.

Molina, (1998), propone un plan de aprovechamiento para la subcuenca de la quebrada Las Tapias; el autor analiza algunas características físico-naturales de entre los cuales se destaca la precipitación y la temperatura. Molina menciona algunos factores que pudiesen influir en el régimen estacional de las lluvias y en la distribución espacial de la temperatura en la zona.

Nouel E. (1998), realiza un estudio muy completo en la subcuenca del río Zarzales del municipio Rivas Dávila, en dicho estudio realiza cálculos mensuales y anuales de caudales en 8 microcuencas valiéndose de la metodología de Thornthwaite, al obtener las isolineas de escurrimiento fue posible la estimación de la disponibilidad media mensual y anual. Nouel no solamente calcula los caudales medios anuales y mensuales, sino también datos de precipitación y temperatura media anual y mensual en las microcuencas.

Durán, (2000), define indicadores de sustentabilidad agrícola en la microcuenca Zarzales-La Grande; para ello requiere entre otras cosas un análisis de algunas variables hidroclimáticas, por lo que la autora explica a grandes rasgos algunas características de la precipitación, temperatura y disponibilidad en el municipio Rivas Dávila y en el área de estudio, basándose en datos aportados por otros autores.

Naranjo, (2002), realiza una valoración económica el agua en la cuenca alta del río Chama, para ello se requiere conocer la disponibilidad mensual y la demanda de agua a fin de poder llevar a cabo una confrontación preliminar; basándose en datos de la estación hidrométrica de Ejido y de estimaciones de precipitación media en 12 unidades hidroeconómicas delimitadas, logra aplicar curvas de duración de caudales mensuales, obteniendo así los datos de disponibilidad requeridos. La demanda de agua es obtenida por la autora a través de la aplicación de dotaciones teóricas.

González y Romero (2003), realizan un estudio de disponibilidad, demanda y calidad de agua en la subcuenca de la quebrada Mejias en el municipio Pinto Salinas del Estado Mérida. La disponibilidad de agua la hallan a través de la aplicación de un balance hídrico, por su parte la demanda de agua es obtenida mediante un análisis de las actividades predominantes en el área y la calidad de agua es obtenida analizando químicamente en laboratorio diferentes muestras de agua.

Corona, (2005), estima caudales a través de la curva de duración de caudales mensuales en 14 quebradas de la cuenca alta del río Mocotíes, de igual manera este autor lleva a cabo estimaciones de demanda de agua para riego, con lo cual logra realizar un balance disponibilidad-demanda.

CAPÍTULO 2: ÁREA DE ESTUDIO

El área de trabajo corresponde a la cuenca alta del río Mocotíes, la cual queda integrada para propósitos exclusivos de este estudio por todos los tributarios del río Mocotíes, incluyéndose sus dos nacientes (quebradas Las Tapias y Zarzales) con sus respectivos afluentes, y todas las corrientes que afluyen por ambas márgenes al río Mocotíes, desde su origen en la confluencias de las quebradas Las Tapias y Zarzales, hasta los limites del municipio Rivas Dávila con el municipio Tovar, específicamente en el puente sobre la carretera Tovar-Guaraque (CORPOANDES-SANCOTEC, 1976). El río Mocotíes en su parte alta drena una superficie de 18.200 has (182 Km2), insertándose su red de drenaje entre los páramos: Las Tapias, Mariño, Viriguaca, Batallón, La Negra, Los Carreros y el cerro El Volcán.

El área de estudio ocupa el municipio Rivas Dávila en su totalidad, cuya capital es la población de Bailadores, perteneciente al Estado Mérida, tal como se aprecia en la Fig. 1. El municipio Rivas Dávila consta solo de una parroquia: Gerónimo Maldonado, cuya capital es La Playa; el centro poblado de Bailadores es autónomo. La cuenca alta del río Mocotíes ocupa la franja latitudinal de 08º09’29’’ a 08º19’30’’ Norte y la franja longitudinal de 71º44’53’’ a 71º54’88" Oeste (Figura Nº 1).

El drenaje principal es realizado por el río Mocotíes, el cual nace en la confluencia de la quebrada Las Tapias con la quebrada Zarzales a escasos 2,5 Km aguas arriba de Bailadores (CORPOANDES-SANCOTEC, 1976). Este río recorre 54 Km para finalmente desembocar en el río Chama a una altitud de 320 msnm (Silva, 1999). Para efectos de este estudio se han considerado los principales afluentes del río Mocotíes enmarcados dentro de los linderos del municipio Rivas Dávila, así como también los principales tributarios de las dos nacientes del río Mocotíes. Las quebradas que afluyen directamente al Mocotíes desde la confluencia de sus dos nacientes son: El Rincón de la Laguna, El Uvito, Nieto, Capador y Nirgua por la margen derecha, mientras que las quebradas: La Colorada, la Periquera, Guarapao, San Pablo, La Sucia, Chita, Moreno y Quebrada Seca desembocan en el río Mocotíes por su margen izquierda. La quebrada Zarzales que constituye una de las nacientes del Mocotíes recibe las aguas de las quebradas: Las Águilas, El Rincón de las Playitas, La Grande, El Portachuelo, La Aguadita, El Oso, Los Tubos, Guarica y Quebrada Arriba; por su parte a la quebrada Las Tapias que constituye la otra naciente del Mocotíes, le afluyen las quebradas: San Carlos, Las Cuevas de Caricuena, El Buque, El Rincón del Molino, La Rosa y La Cañada.

El área de estudio constituye una zona estrictamente montañosa formada por vertientes escarpadas, relieves y estrechos valles relativamente planos (Díaz, 1983). La altitud sobre el nivel del mar oscila entre los 1.200 msnm en su punto mas bajo cerca de La Playa y los 3.640 msnm en su punto mas alto en las divisorias de la cuenca (Silva, 1999). El relieve presenta tres grandes unidades fisiográficas claramente diferenciadas: 2 conjuntos montañosos que conforman la vertiente izquierda y la vertiente derecha separadas por el fondo del valle del río Mocotíes con una orientación SW-SE (Duran, 2002).

Las principales formaciones geológicas presentes en el área son Mucuchachí del Paleozoico superior y Grupo Iglesias del Precámbrico. Los materiales predominantes en el área de estudio son de la Formación Mucuchachi, la cual está representada por filitas de color verde oscuro a gris y material granítico; al sur de la cuenca se encuentran rocas poco metamorfizadas, dominando rocas de grano fino y cuarcitas (Durán, 1983).

De acuerdo a la dinámica de deposición ocurrida en el Cuaternario, se facilitó una sectorización del relieve en el fondo de valle siguiendo la geomorfología y edad de las formaciones. En la parte superior se encuentran flujos de barros antiguos que dan forma a una topografía de colinas redondeadas. El sector medio del valle está formado por conos de deyección, cuyos abanicos se extienden hasta el río Mocotíes; en la zona que se encuentra distribuida a lo largo de este río también se localizan terrazas aluviales. Otro tipo de formación lo constituyen los valles intramontanos estrechos y formados por conos, lavas y colusiones del Cuaternario reciente (Díaz, 1983).

Respecto a los suelos se puede mencionar que la cuenca presenta una variedad de suelos muy heterogéneos; así se pueden encontrar desde Entisoles hasta Ultisoles, pasando por Inceptisoles y Molisoles. Hacia las partes más bajas de la cuenca y sobre las deposiciones cuaternarias se han desarrollado suelos del orden Inceptisol, de texturas francoarenosas, francoarcillosas y francolimosas; estos suelos presentas rápidos drenajes. El pH de estos suelos va desde 5.5 hasta 7.3, siendo suelos de una moderada fertilidad. En las vertientes los suelos desarrollados pertenecen a los órdenes Inceptisoles, Ultisoles y Oxisoles, donde predominan las texturas francoarcillosas, con pendientes de hasta 45% o más y drenajes muy rápidos. El pH varía entre 3.5 y 5.1 con limitaciones de fertilidad de fuerte a muy fuerte (Díaz, 1983).

El municipio Rivas Dávila contaba con aproximadamente 16.001 habitantes para el año 2001 (Mora, 2004); esta cantidad de personas se encuentran distribuidas en las 7 aldeas que conforman el municipio: Las Playitas, Las Tapias, Otra Banda, Bailadores, Bodoque, San Pablo y Mariño, así como también en la parroquia Gerónimo Maldonado. Los usos agrícola y pecuario son los que predominan en el área y se ubican aproximadamente por debajo de los 3.200 msnm; estos usos consisten en cultivos anuales de piso alto: papa, zanahoria, ajo, fresa, repollo, cebollin y pastizales, introducidos para ganadería de leche en forma intensiva (CORPOANDES, 1993; citado por Duran, 2002). La superficie que abarca el uso agrícola es aproximadamente 27,27 has que representan el 15% de la superficie total; de igual manera se puede mencionar que la superficie que se encuentra bajo vegetación primaria y secundaria, incluyéndose la zona de páramo en conjunto ocupan 15,473 has, lo cual representa un 85% de la superficie total de la cuenca en estudio. Resulta significativo que un 57% del área total de la cuenca alta del río Mocotíes, se halla resguardada bajo la figura de Parque Nacional (Parque Nacional Juan Pablo Peñaloza).

CAPÍTULO 3: METODOLOGÍA

Fase 1: Revisión y procesamiento de la información bibliográfica y cartográfica base.

1.1. Inventario, revisión y selección de la información bibliográfica: a través de la visita a las diferentes bibliotecas adscritas a SERBIULA, CORPOANDES y las del Ministerio de Agricultura y Tierras y MARN, fue posible la revisión de una gran cantidad de material bibliográfico, del cual se revisaron diferentes metodologías para el estudio de algunas variables hidroclimáticas en áreas montañosas. De igual manera se revisó y seleccionó información relevante respecto a algunos aspectos físico-naturales y socio-económicos del área, haciendo especial énfasis en la información hidrológica.

1.2. Revisión, selección y procesamiento de la información cartográfica: Se revisó material cartográfico a diferentes escalas referente a la cuenca en estudio, esta revisión se llevó a cabo en la Mapoteca del Instituto de Geografía y Conservación de los Recursos Naturales, Planoteca de CORPOANDES, CIDIAT y Ministerio del Ambiente; de esta revisión se constató que existe un gran número material cartográfico a diferentes escalas de trabajo.

1.2.1. Elaboración del mapa base: Fue elaborado a partir de la hoja Nº 5840 denominado La Grita, escala 1:100.000, de la Dirección de Cartografía Nacional; además en vista de que dicha hoja presentó algunos errores en cuanto a la toponimia, fue necesario complementar con 4 hojas cartográficas de escala 1:25.000, identificadas como: 5840 IISE, 5840 IISO, 5840 INE y 5840 INO; de igual manera se utilizó en primer lugar un mapa elaborado por CORPOANDES-SANCOTEC en el año de 1976 y de escala 1:25.000 titulado Municipio Rivas Dávila y en segundo lugar 2 mapas editados por la antigua Oficina Central de Información y Estadística de escala 1:50.000 e identificados como Parroquia Gerónimo Maldonado y Autónomo Bailadores. La información representada en el mapa base incluye: hidrografía, centros poblados y curvas de nivel cada 200 m, tal como se aprecia en el mapa Nº 1:

Fase 2: Análisis climático

2.1. Precipitación:

2.1.1. Selección y ubicación de las estaciones climáticas: De acuerdo diferentes fuentes se pudo constatar que el área de estudio sólo cuenta con 3 estaciones climáticas: Las Tapias, Bailadores y La Playa, sin embargo esta última fue eliminada en 1970, lo cual significa que solamente se cuenta con registros actualizados de las estaciones Las Tapias y Bailadores, ubicadas en sectores del mismo nombre; este número de estaciones es realmente insuficiente para llevar a cabo un análisis climático que permita el cumplimiento de algunos de los objetivos propuestos en este trabajo, ya que se encuentran ubicadas en la parte central del área de estudio, lo cual implica que los registros solo son válidos para análisis en ciertas áreas de la cuenca. Por esta razón fue estrictamente necesario tomar en cuenta las estaciones adyacentes a la cuenca alta del río Mocotíes a fin de poder abarcar toda el área de estudio a través de la interpolación de algunos datos.

En este sentido en el cuadro Nº 1 se presentan algunos datos de las estaciones climáticas seleccionadas para llevar a cabo parte del análisis climático (actualmente las estaciones Las Tapias y Bailadores se encuentran ubicadas fuera de su lugar de instalación original). Por su parte, en el mapa Nº 4 se puede observar la ubicación relativa de las estaciones, en función a los datos de coordenadas.

Cuadro Nº 1: Estaciones climáticas dentro y en las adyacencias de la cuenca alta del río Mocotíes

Fuente: MARN. Dirección de Meteorología e Hidrología.

(*) Estación climática ubicada dentro del área de estudio.

2.1.2. Selección del periodo de registro: Con los datos suministrados por el departamento de hidrología y meteorología del MARN-Región Mérida se seleccionó un periodo común para las 8 estaciones seleccionadas, en este sentido se constato que para el periodo 1970-1995 las diferentes estaciones poseen datos de precipitación completos, por lo que se tomó en consideración dicho período para el análisis climático. En el cuadro Nº 2 se presentan los promedios mensuales y anuales de las estaciones climáticas para el período seleccionado.

Cuadro Nº 2: Promedios de precipitación (mm). Período 1970-1995

Fuente: MARN.1997

2.1.3. Elaboración del mapa de isoyetas anuales: A partir de los datos de precipitación de las estaciones climáticas seleccionadas fue posible elaborar el mapa de isoyetas a nivel anual, a través del programa Surfer 8. (mapa Nº 5)

2.1.4. Cálculo de la precipitación media anual y mensual: La elaboración del mapa de isoyetas a nivel anual permitió el cálculo de la precipitación media anual en la cuenca, el cual se basó en la aplicación del método isoyetico (González y Romero, 2003). La aplicación de este método está basado fundamentalmente en las mediciones de áreas entre las diferentes isoyetas que se han trazado (cuadro Nº 3), para luego establecer una relación entre el valor medio de las isoyetas que se ubican tanto por encima como por debajo del área seleccionada y el valor de esta última en hectáreas, luego las mediciones se suman y se dividen entre el área total de la cuenca a la que se le está estimando el valor de precipitación media. En el siguiente cuadro a manera de ejemplo se efectuó el cálculo anual para la cuenca alta del río Mocotíes.

Cuadro Nº 3: Precipitación media anual (mm). Cuenca alta del río Mocotíes

Fuente: Cálculos propios basados en la aplicación del método isoyetico en el mapa Nº 5.

Pp media: 16824550 mm*has/18200 has: 924, 2 mm

En el siguiente cuadro se muestran los valores mensuales de precipitación estimados para la cuenca alta del río Mocotíes, en función a la aplicación del método isoyetico a los mapas de isoyetas mensuales de Alvarado (2006), mientras que en la figura Nº 2 se observa la distribución mensual de las lluvias.

Cuadro Nº 4: Precipitación media mensual. Cuenca alta del río Mocotíes

Fuente: Cálculos propios basados en la aplicación del método isoyetico.

2.2. Temperatura: En vista de que las estaciones climáticas con que se cuentan en el área solo miden la precipitación, fue necesario la aplicación de métodos indirectos para determinar la variable temperatura, en este sentido se tomaron en cuenta los modelos de regresión calculados y aplicados por Nouel (1998) en el trabajo titulado "Estimación del Balance Hídrico para la microcuenca Río Zarzales-La Grande", este autor empleó los registros de temperatura de varias estaciones climáticas ubicadas en los estados Mérida y Táchira, de tal manera que son aplicables al área de estudio; dichos modelos se presentan en el siguiente cuadro:

Cuadro Nº 5: Modelos de Regresión y Coeficiente de Correlación.

Fuente: Nouel, 1998.

2.2.1. Temperatura máxima y mínima: En esta etapa se estimaron los promedios anuales de temperatura máxima y mínima del área de estudio; para estimar los promedios anuales es necesario contar con los valores altitudinales de la cuenca en estudio, específicamente se requieren los valores de altitud máxima y mínima de la cuenca a fin de poder aplicar los modelos reseñados en el cuadro Nº 5 y obtener la temperatura máxima y mínima.

TEMPERATURA MÁXIMA

Altitud mínima

1200 msnm (La Playa)

Aplicación del modelo de Nouel:

Tº C= 27,1154 – 0,00582936 * 1200 = 20,1 ºC

TEMPERATURA MÍNIMA

Altitud máxima:

3640 msnm (Páramo Rosario)

Aplicación del modelo de Nouel:

Tº C= 27,1154 – 0,00582936 * 3640 = 5,9 ºC

OSCILACIÓN TÉRMICA

20,1 ºC – 5,9 ºC = 14,2 ºC

2.2.2. Temperatura media anual: Tal como se mencionó en párrafos anteriores, para aplicar los modelos de Nouel (1998) es necesario conocer la altura del punto al cual se desea estimar la temperatura; en el caso de la temperatura media anual es preciso contar con la altura media, para lo cual se empleó el siguiente método: se efectúan mediciones planimétricas entre curvas de nivel en Km2, a fin de hallar el área entre dichas curvas, posteriormente se establece una relación entre el área medida y el valor medio entre curvas de nivel; luego se efectúa una sumatoria y se relaciona con el área total de la unidad territorial. En el siguiente ejemplo se calcula la altura media de la cuenca alta del río Mocotíes así como también la temperatura media anual, a fin de ilustrar lo explicado anteriormente.

Cuadro Nº 6: Altura media (msnm). Cuenca Alta del río Mocotíes

Fuente: Cálculos propios basados en la aplicación de los modelos de Nouel, 1998.

Altura media: 436139 m*Km2 / 182 Km2: 2396 msnm

Temperatura media: 27,1154 – 0,00582936 * 2396 msnm: 13,1 ºC

2.3. Pisos térmicos

2.3.1. Delimitación: Se emplearon los rangos establecidos por Silva (1.999), pues aunque existen diversas clasificaciones realizadas por diversos autores, son cuestionables, señala Silva, porque no están basadas ni en criterios térmicos ni altitudinales; por esta razón Silva reestablece los rangos para la cuenca del río Chama, mediante la relación de temperatura media en función de la altitud y escogiendo una amplitud apropiada de temperatura; este autor define 6 categorías de acuerdo a rangos altitudinales: piso Caluroso (0-850 msnm), piso fresco (850-1.650 msnm), piso templado (1.650-2.500 msnm), piso frío (2.500-3.350 msnm), muy frío (3.350-4200 msnm) y piso gélido (4.200-5.000 msnm); con estos rangos altitudinales fue posible trazar los limites de los pisos térmicos sobre el mapa base a través de los valores de las referencias altitudinales que muestran las curvas de nivel en un mapa topográfico (mapa Nº 1), el trazado de estos límites permitieron identificar los diferentes tipos existentes en la cuenca alta del río Mocotíes. En el cuadro Nº 7 se reseñan algunas características señaladas por Silva respecto a los diferentes pisos térmicos definidos por él. Por su parte en el mapa Nº 6 se observan los limites trazados de cada piso en función a la tipificación realizada por Silva, 1999 y en el cuadro Nº 8 se muestran las áreas ocupadas por los diferentes pisos térmicos dentro de la cuenca en estudio.

Cuadro Nº 7: Características de los diferentes pisos térmicos. Cuenca alta del río Mocotíes.

Fuente: Silva, 1999; adaptado por el autor al área de estudio.

Cuadro Nº 8: Área ocupada por los pisos térmicos

Cuenca alta del río Mocotíes

Fuente: Cálculos propios.