Influencia de coberturas vegetales arbóreas y no arbóreas en la atenuación de caudales máximos

Resumo

El objetivo principal fue determinar la influencia de los bosques plantados de ciprés (cupressus lusitánica mill.), eucalipto (eucalyptus globulus labill.) y el bosque natural en la atenuación de caudales máximos en la cuenca alta del río San Cristóbal., cerros orientales de la ciudad de Bogotá D.C. Para alcanzar este propósito se fijaron como objetivos específicos el realizar la caracterización morfométrica, hidrológica, de suelos y de vegetación de la cuenca alta del río San Cristóbal; hacer la modelación hidrológica para la predicción de inundaciones en la cuenca alta del río San Cristóbal y evaluar la influencia de las coberturas vegetales en el comportamiento de los caudales máximos en la cuenca alta del río San Cristóbal.

La cuenca alta del río San Cristóbal se encuentra al sur oriente de la ciudad de Bogotá DC, en una zona de reserva forestal de los cerros orientales que pertenece a la empresa de acueducto y alcantarillado de Bogotá DC (DELSA, 1986). Se ubica en las coordenadas geográficas X= 74º 01´ 41” de latitud norte; y Y=04º 30 ´ 42” latitud oeste. En un rango altitudinal de los 2900 msnm a los 3600 msnm. Se realizó la caracterización de la cuenca con énfasis en las coberturas arbóreas. Con ella se definieron parámetros utilizados para generar modelos de lluvia-escorrentía bajo la plataforma del programa HEC-HMS (US Army Corps of Engineers, Redlands, CA). Adicionalmente, se creó un modelo geo-espacial con ayuda de los programas HEC-GeoHMS y ArcGIS 9.2 (ESRI, Redlands, CA) para evaluar en detalle las variaciones espaciales de la cuenca.

La predicción de los hidrogramas se hizo para tres microcuencas en las cuales se distribuyó la cuenca, en las cuales hay coberturas de ciprés, eucalipto y bosque natural, además de coberturas no arbóreas en las tres microcuencas. Para obtener el mejor modelo se propusieron 6 opciones con base en combinaciones de los procesos de pérdida, transformación y tránsito. Según un proceso de optimización, calibración y evaluación se identificó el mejor modelo de acuerdo con dos funciones objetivo. Estas funciones se formularon valorando la precisión en la predicción del caudal máximo en donde tiene mayor valoración un caudal en exceso al real que uno por defecto; y la predicción del tiempo en alcanzar el caudal máximo en los hidrogramas generados, donde se valora mejor una predicción anticipada en el tiempo que una con un tiempo mayor al real. La mejor combinación fue la Curva Número con el hidrograma unitario de Snyder.

La influencia del bosque en la predicción de crecientes, se estudió con el método de la Curva Numero. Se propuso una ecuación para determinar el valor de la CN con base en datos físicos de suelos y de los tipos de bosques considerados. Se hizo un diseño experimental en el cual se plantearon situaciones en las cuales cada una de las coberturas boscosas se modeló en todas y cada una de las microcuencas conservando sus coberturas no boscosas. Se hallaron, a partir del modelo, los caudales máximos por microcuenca que cada arreglo de coberturas generó, encontrando la cobertura con mejor capacidad de atenuación de crecientes.

La predicción en inundaciones se hizo para dos tipos de coberturas contrastantes, la primera vegetación actual y la segunda en caso hipotético de que solo existan coberturas no arbóreas en las microcuencas. El hidrograma resultante es el obtenido en el punto de cierre denominado el Delirio y las predicciones se hicieron para eventos de lluvia extremos con periodos de retorno de 5, 15 y 25 años. La calibración se logró mediante ensayos de optimización. Un ensayo de optimización es una búsqueda programada por un algoritmo que define cambios en los parámetros identificados para de esta forma acercar el valor calculado al observado, hasta cumplir con los criterios de búsqueda.

Los resultados muestran que la diferencia del caudal máximo entre las situaciones de la cobertura de bosques actual y la situación hipotética de la cobertura total de la cuenca como no boscosa las diferencias son en promedio de 2.53 m³.s^-1, donde los incrementos porcentuales se van reduciendo a mayores periodos de retorno y fueron en promedio 8.0 %. No hubo diferencias significativas estadísticamente entre los Bosques, ni tampoco entre estos y las coberturas no arbóreas, con variaciones de -0.5% cuando predominó la cobertura de bosque natural, de 0% con el eucalipto, 1% con el ciprés, y 8.0% en la cobertura no boscosa. Se concluye que los incrementos en el caudal máximo están más condicionados por las características de la cuenca y de la precipitación que por la cobertura cuando de eventos muy extremos se trata.