Ingeniería y sus Alcances, Revista
de Investigación
enero-abril 2023 / Volumen 7 / No. 17
ISSN: 2664 – 8245
ISSN-L: 2664 - 8245
https://revistaingenieria.org
pp. 255 –
264
Sistema de alerta temprana y franja de protección hídrica en el Río Cabeno-Ecuador
Early Warning System and water protection strip in the Cabeno River-Ecuador in the Cabeno
River-Ecuador
Sistema de alerta precoce e faixa de proteção da água no rio Cabeno – Equador
Juan Pablo Morales
Corozo
j.p.shevarojo@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-4538-4488
Universidad Nacional
Experimental de los Llanos Ezequiel Zamora. Cojedes, Venezuela
Artículo recibido 11 de octubre 2022 / Aceptado 26 de
noviembre 2022 / Publicado 10 de enero 2023
Escanea en tu dispositivo móvil o revisa este artículo en:
https://doi.org/10.33996/revistaingenieria.v7i17.104
RESUMEN
La investigación aborda la gestión de riesgos de
inundaciones, destacando la importancia de fijar franjas de protección en ríos
para prevenir daños y pérdidas. El objetivo es determinar la franja de
protección hídrica en el río Cabeno para implementar
planes de alerta temprana y prevenir desastres. El método involucra la
combinación de ecuaciones para proponer una lógica y evaluar parámetros
hidrológicos clave. Los resultados confirman el comportamiento del río,
especialmente en invierno con caudales de hasta 1369,92 m3/s, proporcionando
una base referencial para obras de mitigación mediante bioingeniería. En
conclusión, este estudio respalda la necesidad de medidas preventivas y destaca
la utilidad de la bioingeniería en la mitigación de riesgos de inundaciones.
Palabras
clave: Sistema
de Alerta; Alerta temprana; Franjas de protección; Protección hídrica; Río Cabeno
ABSTRACT
The research
addresses flood risk management, highlighting the importance of setting
protection strips in rivers to prevent damages and losses. The objective is to
determine the water protection strip in the Cabeno
River to implement early warning plans and prevent disasters. The method
involves the combination of equations to propose a logic
and evaluate key hydrological parameters. The results confirm the behavior of
the river, especially in winter with flows of up to 1369.92
m3/s, providing a referential basis for mitigation works through bioengineering.
In conclusion, this study supports the need for preventive measures and
highlights the usefulness of bioengineering in flood risk mitigation.
Key words: Warning system; Early warning; Protection strips; Water protection; Cabeno River
RESUMO
A pesquisa aborda o
gerenciamento de riscos de inundação, destacando a importância de estabelecer
faixas de proteção nos rios para evitar danos e perdas. O objetivo é determinar
a faixa de proteção da água no rio Cabeno para implementar planos de alerta antecipado e evitar desastres.
O método envolve a combinação de equações para propor uma lógica e avaliar os
principais parâmetros hidrológicos. Os resultados confirmam o comportamento do
rio, especialmente no inverno, com fluxos de até 1369,92 m3/s, fornecendo uma
linha de base para trabalhos de mitigação com bioengenharia. Em conclusão, este
estudo apoia a necessidade de medidas preventivas e destaca a utilidade da
bioengenharia na mitigação do risco de inundação.
Palavras-chave: Sistema de alerta;
Alerta precoce; Proteção contra inundações; Proteção da água; Rio Cabeno
INTRODUCCIÓN
En los últimos
años, hay un interés creciente en el estudio de los daños ambientales y como
los mismos influyen en el desarrollo de una región. Al respecto, González (2017)
expone: “En el caso del cambio climático, los riesgos se
encuentran asociados a amenazas globales potencialmente destructivas y al grado
de vulnerabilidad y exposición de la población” (p. 275). Asimismo Díaz
et al., (2013) expresa que el cambio climático se aprecia en las
manifestaciones de los ecosistemas terrestres donde los sistemas hidrológicos
experimentan variaciones de la escorrentía, alteración de temporadas de máximos
caudales y variaciones en el perfil de temperaturas que influyen en la calidad
de agua. Estos problemas se proyectan al desarrollo de las comunidades las
cuales de acuerdo a sus dinámicas sociales aportan en el problema ambiental
ocasionando deterioro de los ecosistemas por inundaciones.
En tal sentido,
los desastres debido a inundaciones han aumentado de manera acelerada a nivel
mundial. Las intensas lluvias han inducido al incremento de caudales, de
acuerdo al informe de la Guevara
et al., (2022) dentro de su análisis realizado al informe de la
Organización de las Naciones Unidas manifiesta que desde el año 2000 hasta el
año 2019, este fenómeno ha constituido el 44% de los desastres que ocurren a
nivel mundial, los cuales han dejado 1.600 millones de afectados y un promedio
de 5.233 muertes al año. Según Domínguez et al., (2019) este
fenómeno conlleva a la realización de actividades de adaptabilidad promoviendo
el buen uso y aprovechamiento del suelo tomando en cuenta las funciones de los
ecosistemas. Específicamente, Guevara et al., (2022) indica que: “las inundaciones y
tormentas infligieron las mayores pérdidas económicas de los últimos 50 años en
Europa, con un coste de 377.500 millones de dólares” (p. 25).
En Europa desde el año 1970, hasta la
actualidad, han sucedido 1672 catástrofes, las cuales han provocado 159.438
muertes y 476.500 millones de dólares en daños económicos. Por ejemplo, la ONU
(2021) cita: “Las dos olas de calor extremas de 2003 y 2010 fueron las más
mortales, con 127.946 víctimas” (p.26). Igualmente, América Latina es la zona
más vulnerable a los desastres debido en gran parte a los cambios de uso de
suelo; pues, la expansión urbana mal planificada intensifica el riesgo de
inundaciones. Se suma a ello, los asentamientos informales de casas construidas
de baja calidad habitacional donde los índices de pobreza son elevados y las
necesidades básicas insatisfechas que incrementan el riesgo de inundación,
asegurando impactos considerables. Asimismo, Buss y
Fernández (2016) exponen que las variaciones de patrones meteorológicos,
debidos en gran parte al cambio climático, han subido los niveles.
También, en América Latina es común el
desbordamiento de los ríos inundando grandes extensiones de terreno; este
fenómeno puede durar meses como el caso de la cuenca del río Paraná en
Argentina, la cual se inundó por casi un año. En la misma línea, las
variaciones de precipitación influyen considerablemente en el fenómeno de
inundación. Con relación a eso, (Camilloni et al.,
2020) indican: “En ese caso, la onda de crecida tarda semanas o meses en
llegar, y, por lo tanto, la inundación es predecible con suficiente tiempo para
la adopción de decisiones adecuadas para minimizar los impactos desfavorables”
(p. 394).
En particular, Ecuador es un país
caracterizado por una alta vulnerabilidad a riesgos de desastres, esto en gran
parte se debe a su ubicación geográfica lo que provoca fenómenos y amenazas de
tipo hidrometeorológicas, especialmente inundaciones.
De acuerdo al reporte de la (ONU, 2021) debido a las intensas precipitaciones
se originaron inundaciones que dieron como resultado el colapso del sistema de
salud y un aproximado de 31.500 damnificados en los últimos diez años, a lo que
se suma millones de pérdidas económicas. Al respecto, (Arteaga, 2021) Ecuador
muestra un incremento de los fenómenos debido a las variaciones de
precipitación donde en los últimos cinco años se han suscitado alrededor de 29
desastres de los cuales el 59% son por inundaciones.
En el caso del cantón Gonzalo Pizarro, puerta
de entrada a la provincia de Sucumbíos como se lo conoce, se encuentra
localizado al oeste de la provincia, tiene una extensión aproximada de
2.242,089 km2 (224.208,94 ha) que representa el 12,38% de la superficie de la
provincia de Sucumbíos. Gonzalo Pizarro por sus características naturales, como
su baja densidad poblacional y a la vez porque gran parte de su territorio
pertenece al SNAP, se puede concluir que el 86,83% se encuentra cubierto por
bosque nativo que representa aproximadamente 194.671,31 definido como Uso de
Conservación y Protección. Se encuentra repartido por todo el cantón, estos
terrenos que disponen de vegetación natural, cumplen con funciones fundamentalmente
protectoras y conservacionistas asociadas al resto del territorio como son: la
captación y almacenamiento de agua, agente anti erosivo, refugio de fauna o
vida silvestre, regulador del clima local, atenuador y reductor de la
contaminación ambiental, fuente de materia prima y salud para el hombre.
El cantón Gonzalo Pizarro, por su situación
geográfica, está influenciado por el llamado "régimen oriental",
haciendo que las masas de aire caliente y húmedo procedentes de la llanura
amazónica sean empujadas por los vientos alisios, los cuales son los causantes
de las lluvias; mediante el gráfico de pluviosidad se presenta el promedio
anual de precipitaciones (Figura 1). Cabe recalcar que el análisis de
precipitación se realizó en función de años con información disponible del
INAMHI y la depuración de valores atípicos. Se tienen dos períodos de
concentración de lluvias, el primero entre los meses de marzo a abril y el
segundo entre los meses de noviembre a diciembre, con un periodo seco entre los
meses de enero a febrero y mayo a octubre; sin embargo, durante todos los meses
del año se mantienen valores altos de lluvia. La suma total anual de
precipitación es de alrededor de 4.747,83 mm; 4.828,09 mm; 5.859,06 mm
respectivamente (Figura 1).
Figura 1. Precipitación mensual de las estaciones Lumbaqui y San Rafael. (Fuente: Alvear, 2021).
Gonzalo Pizarro se encuentra dentro las
cuencas hidrográficas del río Napo y río Putumayo las cuales tienen una
extensión total de 59.315,38 km2 y 5.671,97 km2 respectivamente; por lo tanto,
este cantón ocupa un 3,66% que representa 2.172,29 km2 de la cuenca del río
Napo y un 1,23 % que representa 69,79 km2 de la cuenca del río Putumayo.
También, se encuentra rodeado por las subcuencas río
Coca, río Aguarico y río San Miguel; las mismas que cuentan con una superficie
igual a 5.309,87 km2, 12.402,75 km2 y 3.256,86 km2 respectivamente. De esta
forma, Gonzalo Pizarro ocupa un área equivalente del río Coca a 511,72 km2 que
representa el 9,63% del 100%; respecto al río Aguarico ocupa un área de
1.660,31 km2 que representa el 13,38% del total y por último la del río San
Miguel con un área de 69,79 km2 que representa 2,14% del total.
Adicionalmente, el cantón Gonzalo Pizarro se
encuentra rodeado por 72 microcuencas las cuales alimentan
a las subcuencas y esta a su vez a la cuenca de nivel
mayor. Las áreas para conservación y riesgos por sus limitaciones biofísicas,
son áreas catalogadas como eriales, barrancos, valles V; que en las partes
altas presentan pendientes fuertes con un rango mayor al 40%. También, áreas
con algún tipo de susceptibilidad por deslizamiento o caídas de suelo
erosionado y en las riberas de los ríos las áreas con pendientes menores al 2%
que representan una susceptibilidad por inundación. Se registra aproximadamente
5.412,19 hectáreas que representan el 2,41% del territorio cantonal. Con
respecto al río Cabeno, se encuentra ubicado en la
parroquia Puerto Libre, tiene una extensión de 41 kilómetros y se caracteriza
por relieves fuertemente onduladas y disectadas en áreas de pendientes fuertes, otros suelos se
localizan en las terrazas fluviales. Anualmente en el sector suceden
inundaciones que dejan aislados a los moradores de varias comunidades y suceden
varias pérdidas materiales y de cultivos.
Las comunidades indígenas asentadas en las
riberas del río Cabeno realizan varias actividades
donde su desarrollo y dinámica social gira a partir del río. El problema radica
en que se realizan construcciones a las riberas y se realizan actividades
agrícolas, provocando que cada año al suceder crecidas debido a las altas
lluvias en temporada invernal provoca daños a cultivos
y viviendas. Si bien es cierto existe un Plan de Desarrollo y Ordenamiento
Territorial cantonal, este no estudia a profundidad la problemática del sector
a la vez no existe distribución del uso del suelo basado en las franjas de
protección en ríos. Por ello, el objetivo de este estudio es determinar la
franja de protección hídrica en el río Cabeno para la
implementación de planes de alerta temprana como medida de prevención de
eventos peligrosos y desastres.
MÉTODO
El río Cabeno tiene
ciertas condiciones particulares y no ha sido estudiado a profundidad, debido a
la falta de información para este estudio se consideraron los modelos
matemáticos propuestos por Voscresiensky, (1956) con
respecto a los cálculos hidrológicos fundamentado en un equilibrio de masas o
volúmenes, se propuso una ecuación lógica para evaluar los principales
parámetros hidrológicos para el diseño de obras de aprovechamiento hídrico. El
volumen promedio de precipitaciones anuales en cualquier cuenca, expresado en
m3/s, es igual a:
En Ecuador es más probable encontrar
información sobre precipitaciones, por lo que no es difícil determinar P a
través de cualquiera de los métodos existentes, el método más utilizado es el
propuesto por Pérez et al., (1985) el cual consiste en un diseño de cálculo
basado en probabilidades. También existe un Mapa de los Módulos Específicos de
Escorrentía, elaborado por Pourrut et al., (1995). En
el caso de cuencas con presencia de glaciares o humedales, la fórmula antes
propuesta para el coeficiente de escorrentía debe incorporar la columna de
agua, resultante del deshielo o del aporte de los humedales. Si es que no se
toma en cuenta esta columna, el valor del coeficiente de escorrentía puede
resultar mayor a la unidad. Para calcular los caudales por el Método Racional
se recomienda utilizar el coeficiente de escorrentía C, calculado con la
expresión propuesta, porque incorpora de manera global, todas las
características físicas de la cuenca.
En la realización de estudios hidrológicos es
común que el caudal medio de una cuenca se lo exprese únicamente en función del
área, a través de la expresión:
Qo=aAb
a y b son variables que, para la ecuación
propuesta, serían:
Al trabajar en la evaluación de caudales
medios de algunos ríos de la vertiente oriental de la Cordillera Real,
involucrados en un proyecto de abastecimiento de agua potable para la ciudad de
Quito, Sedano et al., (2013) determinó que =0,044 y b=1,4508. El caudal mínimo
de una cuenca se lo utiliza generalmente como referencia para determinar el
caudal ecológico, por lo que se recomienda considerarlo igual a:
Si se asume que, en cada cuenca, la vida
animal y vegetal tiene que estar adaptada a las condiciones naturales del
sitio, y que esa adaptación se relaciona directamente con el volumen de agua
disponible, incluyendo las variaciones extremas, se observa que la anterior
ecuación propuesta corresponde a las condiciones mínimas de equilibrio. De
acuerdo a lo enunciado, resultaría factible tomar este valor como el caudal
ecológico, sin dejar de lado las variaciones resultantes de condiciones
específicas, que se las determine mediante estudios especializados, o
características particulares del uso del agua, determinadas a partir de
factores paisajísticos, de recreación u otros. El caudal mínimo propuesto
corresponde aproximadamente al 97% de probabilidad de ocurrencia de los
caudales en la cuenca; en cualquier caso, el caudal ecológico no supera un
valor igual a 2,5 veces este caudal mínimo.
Caudal Máximo. Se asume como premisa que los
caudales máximos están siempre relacionados con un determinado período de
retorno en años (T), en vista de lo cual cualquier fórmula empírica debe
involucrar este factor. En segundo lugar, se tiene que el exponente f del área
es variable, de acuerdo con su tamaño.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Durante el desarrollo de este estudio fueron
extraídos de datos históricos de los monitoreos
realizados de los eventos de inundaciones sucedidos desde el año 2016 hasta el
año 2022 (Figura 2), ubicando los meses en los cuales ocurren con mayor
frecuencia lluvias intensas en el río Cabeno. Es
importante examinar a detalle la frecuencia con la cual suceden los eventos
para realizar la intervención con base a sus competencias en materia de gestión
de riesgos e intervenir con los diferentes organismos de atención a
emergencias.
Figura 2. Histórico de
inundaciones ocurridas desde el año 2015 hasta el año 2022.
Como se puede observar en la Figura 2,
correspondiente al histórico de inundaciones ocurridas en el cantón Gonzalo
Pizarro, se puede observar que ha sido muy variable. En la parroquia El
Reventador han ocurrido con mayor frecuencia las inundaciones los meses de
febrero y marzo siendo los eventos que han causado mayor daño en los años 2016
y 2021. En la parroquia Lumbaqui las inundaciones
ocurren con mayor frecuencia los meses de septiembre y octubre, siendo los años
donde ocasionaron más daño 2015, 2018 y 2019. En la parroquia Puerto Libre los
meses julio y agosto son donde ocurren con mayor frecuencia las inundaciones
debido al desbordamiento del río Cabeno, siendo los
años 2018 y 2021 donde se reportan mayores daños debido a este fenómeno. Este
resultado coincide con la evaluación realizada en las comunidades asentadas en
el río Dashino donde se tiene intensidad de lluvia
superior a los 158,7 mm/h, según Corozo y Lapo (2022) estas precipitaciones
altas ponen en riesgo la riberas de los ríos.
Tabla 1. Franja de
protección.
|
Parámetro |
Unidad |
Valor |
|
Largo
del río |
Km |
41,00 |
|
Extensión
del área de estudio |
km |
1200,00 |
|
Área de
la microcuenca |
Km2 |
49,20 |
|
Precipitación
promedio |
mm |
180,00 |
|
Volumen
promedio |
m3 |
8856000,00 |
|
Caudal
mínimo |
m3/s |
653,92 |
|
Volumen
de escurrido |
m3 |
279282,82 |
|
Temperatura |
°C |
28,00 |
|
Coeficiente
de escorrentía |
0,03 |
|
|
Precipitación |
mm |
4000,00 |
|
Constante
a |
0,08 |
|
|
Caudal
máximo |
m3/s |
1369,47 |
|
Nivel
del río |
m |
544,5 |
|
Franja
de protección calculada |
m |
817,00 |
|
Franja
de protección |
m |
800,00 |
Al aplicar los modelos matemáticos se tabulan
los resultados en la Tabla 1 donde se muestra los datos experimentales sobre la
extensión de la franja de protección hídrica del río Cabeno.
La precipitación promedio de un día de lluvia en el río Cabeno
fue de 180 mm y una precipitación anual de 4000 mm donde se obtuvo un caudal
mínimo promedio de 653,92 m3/s y un caudal máximo de 1369,47 m3/s.
La franja de protección es de 800m.
Discusión
Esta investigación no se diseñó
específicamente para evaluar los factores relacionados con el arrastre de
sedimentos lo cual puede contribuir a determinar las variaciones del ecosistema
y como estos afectan a las riberas de los ríos. Si bien se obtiene las franja
de protección de las riberas de los ríos, se toma muy en cuenta lo estipulado
en la Ley Orgánica de recursos hídricos, usos y aprovechamiento del agua,
(2014) que de alguna manera es un insumo referencial a considerar por la Unidad
de Gestión de Riesgos del Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal del
cantón Gonzalo Pizarro para realizar planes de alerta temprana, a la vez
realizar una microzonificación a los sectores donde se encuentran asentadas las
comunidades en el río Cabeno a fin de resguardar la
integridad de los habitantes del sector.
Según la Ley Orgánica de recursos hídricos,
usos y aprovechamiento del agua, (2014) el límite de la franja de protección es
de 100 metros, mientras que debido a las condiciones del río Cabeno se tiene una franja de protección de 800 metros,
esto nos da a entender que el valor expuesto en la normativa es un referente
que no necesariamente se ajusta a la realidad de algunos cuerpos hídricos.
El método de Voscresiensky,
(1956) si bien se ajusta a la investigación, tiene ciertas limitantes como es
de no considerar las variables debido a la intensidad de lluvia, si bien
considera las precipitaciones anuales no se analiza de manera infinitesimal el
comportamiento hidrológico. La particularidad de este método de evaluación nos
permite obtener datos para establecer criterios técnicos para posteriormente
regularizar las actividades compatibles dentro de la franja de protección.
CONCLUSIONES
Los
hallazgos de esta investigación destacan la capacidad predictiva de los
periodos de inundaciones en el río Cabeno, utilizando
datos históricos para mejorar la eficacia de los planes de alerta temprana.
Esta información se revela fundamental para optimizar las estrategias de
intervención en el marco del Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial.
Asimismo, la ausencia de datos que relacionen la dinámica social de las
comunidades ribereñas con las consecuencias económicas y ecológicas de las
inundaciones señala la necesidad de investigaciones adicionales en este ámbito.
Los
resultados proporcionan una visión concluyente del comportamiento del río,
especialmente durante la época invernal con caudales significativos. Estos
datos sirven como referencia clave para la implementación de obras de
mitigación, enfocándose en soluciones basadas en bioingeniería. Este enfoque
destaca la importancia de la vegetación en la estabilidad de las riberas,
reduciendo tensiones capilares e influenciando positivamente en el
comportamiento hidrológico del río. En conjunto, estos hallazgos contribuyen al
entendimiento integral de los factores que influyen en la gestión de
inundaciones, facilitando la toma de decisiones informadas y sostenibles en el
ámbito territorial y ambiental.
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