Introducción

La cuenca hidrográfica del río Nare se localiza en el departamento de Antioquia, Colombia, y hace parte del sistema hidrográfico del río Magdalena. Esta cuenca posee una alta relevancia hidrológica, ambiental y socioeconómica, al abastecer de agua a diversos municipios, apoyar actividades agropecuarias y albergar proyectos de generación hidroeléctrica. Su configuración fisiográfica, influenciada por la Cordillera Central, genera una notable variabilidad topográfica y climática que condiciona su dinámica hidrológica.

El clima de la cuenca está dominado por un régimen de precipitación bimodal característico de la región Andina, asociado al desplazamiento de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) (IDEAM, 2017). Estas condiciones, junto con los gradientes altitudinales, influyen en la distribución espacial de la precipitación y en los procesos de escorrentía, lo que hace necesaria la caracterización física de la cuenca como base para la comprensión de su funcionamiento y la adecuada gestión del recurso hídrico.

Antecedentes

La cuenca del río Nare ha sido ampliamente estudiada en el marco de procesos de planificación ambiental y gestión del recurso hídrico, destacándose los estudios desarrollados para el Plan de Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas (POMCA) Embalse y río Guatapé – NSS, liderado por la Corporación Autónoma Regional de las Cuencas de los Ríos Negro y Nare (CORNARE). En estos estudios se ha realizado la caracterización física, climática e hidrológica de la cuenca, abordando aspectos como la geomorfología, la red de drenaje, la precipitación, el uso del suelo y la identificación de zonas con susceptibilidad a procesos de erosión y movimientos en masa (CORNARE, 2019).

El IDEAM ha desarrollado investigaciones orientadas a la caracterización climática y al análisis del régimen de precipitaciones en la región Andina colombiana, incluyendo la cuenca del río Nare. Estos estudios han permitido establecer patrones espaciales y temporales de la precipitación, así como identificar la influencia del relieve en la distribución de las lluvias, información fundamental para la evaluación de la dinámica hidrológica de la cuenca (IDEAM, 2015; IDEAM, 2017).

Adicionalmente, la presencia de importantes proyectos hidroeléctricos, como el embalse de Guatapé, ha motivado la elaboración de estudios técnicos enfocados en la hidrología superficial, la geomorfología y la dinámica ambiental del río Nare. Estas investigaciones han sido clave para la planificación del aprovechamiento hidroeléctrico, la evaluación de la oferta hídrica y la gestión ambiental asociada a los embalses y al sistema fluvial (CORNARE, 2019).

Desde el punto de vista metodológico, numerosos estudios han aplicado herramientas de Sistemas de Información Geográfica (SIG) y Modelos Digitales de Elevación (MDE) para la caracterización física de la cuenca del río Nare, permitiendo el análisis de variables como la pendiente, la jerarquización de la red de drenaje y la distribución espacial de la precipitación. Estos enfoques se fundamentan en metodologías clásicas ampliamente aceptadas en la hidrología, como las propuestas por Horton (1945) y Strahler (1957), así como en lineamientos técnicos contemporáneos para el análisis hidrológico y geomorfológico (USGS, 2020).

Finalmente, los estudios recientes resaltan la importancia de contar con información física y climática actualizada en la cuenca del río Nare, especialmente en un contexto de variabilidad y cambio climático, debido a su influencia en la ocurrencia de eventos hidrológicos extremos, procesos erosivos y riesgos asociados a la dinámica fluvial (IDEAM, 2018).

Descripción del área de estudio

El área de estudio corresponde a la cuenca hidrográfica del río Nare, localizada en el oriente del departamento de Antioquia, Colombia. La cuenca abarca territorio de los municipios de Alejandría, Concepción, Guatapé, El Peñol, San Carlos, San Rafael y San Vicente, y se caracteriza por una extensión considerable y una red de drenaje bien desarrollada, conformada por numerosos afluentes que aportan de manera significativa al caudal principal del río Nare.

El polígono de delimitación de la cuenca fue obtenido a partir de la cartografía oficial disponible en la plataforma del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), correspondiente a los Mapas de los POMCA del año 2021. Dicha información se encuentra referenciada en el Sistema de Referencia de Coordenadas MAGNA-SIRGAS Origen Nacional, el cual corresponde al sistema de referencia geodésico oficial y vigente en Colombia.

En el Mapa 1 de localización se observa la ubicación geográfica de la cuenca del río Nare dentro del departamento de Antioquia, así como su relación espacial con los municipios que la conforman.

Mapa 1.

Ubicación Geográfica de la Cuenca del rio Nare.

Desde el punto de vista fisiográfico, la cuenca abarca zonas montañosas, laderas de fuerte pendiente y áreas de valle, con alturas que varían considerablemente, propias de la influencia de la Cordillera Central colombiana (IGAC, 2014). Estas condiciones influyen en la dinámica de escorrentía, la erosión y el transporte de sedimentos. En cuanto al clima, predominan temperaturas moderadas a bajas en las zonas altas y condiciones más cálidas en los sectores bajos, con una alta humedad relativa y precipitaciones abundantes durante gran parte del año.

Objetivos del proyecto

Objetivo general

Caracterizar físicamente la cuenca hidrográfica del río Nare, Antioquia.

Objetivos específicos

Generar el mapa de pendientes de la cuenca.

Evaluar el comportamiento espacial y temporal de la precipitación en la cuenca.

Identificar las principales características de la red de drenaje.                                        

  Procedimiento

La metodología empleada en el proyecto consistió en una secuencia de etapas orientadas al análisis geoespacial, en la figura 1 se muestra un resumen de esta.

Figura 1.

Resumen de la Metodología.

Recolección de información geoespacial

 Se recopiló información cartográfica oficial, incluyendo los límites nacionales, departamentales y municipales, Capa de la Cuenca Hidrográfica del Río Nare, obtenidos de la página del Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). Posteriormente, se descargó el Modelo Digital de Elevación (DEM) ALOS PALSAR, con un tamaño de celda de 12,5 metros. También, se obtuvieron los datos de precipitación media anual suministrados por el IDEAM para los años comprendidos entre 1980 y 1987, seleccionados por corresponder al intervalo temporal común en el cual todas las estaciones analizadas (Alejandría, Guatapé, El Peñol, San Carlos y San Vicente) presentan registros continuos y comparables, los cuales se presentan en el siguiente cuadro.

Cuadro 1

Precipitación Total Anual mm.

Cabe aclarar que, fue necesario calcular el promedio del valor de precipitación anual del periodo de interés, tal como se muestra en el cuadro 2.

Cuadro 2

Promedio Precipitación mm, periodo 1980 a 1987.

Procesamiento de información geoespacial

El procesamiento de la información se realizó mediante Sistemas de Información Geográfica (SIG), utilizando el software ArcGIS Pro, lo cual permitió la gestión, el análisis y la representación de los datos geoespaciales.

A partir del Modelo Digital de Elevación (DEM) se generó la capa de curvas de nivel con una equidistancia de 50 metros, empleando la herramienta Contour. Posteriormente, se elaboró el perfil topográfico mediante la herramienta Interpolate Shape.

La capa de pendientes se obtuvo a partir del Modelo Digital de Elevación (DEM). Previamente, se aplicó la herramienta Fill con el fin de corregir depresiones y garantizar la continuidad del relieve. Posteriormente, se calculó la pendiente en porcentaje mediante la herramienta Slope y se realizó la reclasificación de los valores de acuerdo con la clasificación de pendientes establecida por el IGAC. Finalmente, el raster resultante fue convertido a polígono, con el propósito de determinar y cuantificar las áreas de la cuenca asociadas a los diferentes grados de relieve.

Cuadro 3.

Clasificación de pendientes por rangos porcentuales y escala de colores empleada para su visualización.

Nota: Obtenido del instructivo Código: IN-AGR-PC02-0 del IGAC.

Para la determinación de la red hídrica de la cuenca, se utilizó como insumo el Modelo Digital de Elevación (DEM). Inicialmente, se aplicó la herramienta Flow Direction con el fin de establecer la dirección del flujo superficial. Posteriormente, se calculó la acumulación de flujo mediante la herramienta Flow Accumulation. A partir de este resultado, se empleó la herramienta Con, estableciendo un umbral de acumulación mayor a 50, para la identificación de los cauces. Finalmente, la red de drenaje obtenida fue jerarquizada utilizando la herramienta Stream Order.

Para la elaboración de las isoyetas, los valores promedio de precipitación se ubicaron espacialmente usando las coordenadas de las estaciones meteorológicas. Luego, se utilizó el método de Kriging para interpolar la precipitación y finalmente se aplicó la herramienta Contour para generar las isoyetas.

Resultados y análisis

El perfil topográfico (figura2) muestra una tendencia general descendente a lo largo del transecto, iniciando en elevaciones superiores a los 2.000 m s. n. m. y finalizando en valores cercanos a los 700–800 m s. n. m. En el tramo medio se observan variaciones abruptas de altitud, lo que evidencia un relieve irregular con pendientes pronunciadas. En conjunto, el perfil refleja la transición desde zonas altas hacia sectores de menor altitud, coherente con la configuración topográfica de la cuenca.

Figura 2. 

Perfil Topográfico de la Cuenca Hidrográfica Río Nare.

El mapa de altitud muestra que la cuenca se concentra principalmente en el rango altitudinal entre 1.000 y 2.000 m s. n. m., el cual, de acuerdo con la clasificación de los pisos térmicos de Colombia, corresponde al piso térmico templado. Las áreas ubicadas por debajo de los 1.000 m s. n. m., asociadas al piso térmico cálido, presentan una menor extensión y se localizan en los sectores más bajos de la cuenca. Las curvas de nivel evidencian un relieve con variaciones altitudinales marcadas, reflejando pendientes moderadas a fuertes en gran parte del área de estudio.

Mapa 2. 

Mapa de Altitud Cuenca Hidrográfica Río Nare.

El análisis de pendientes de la cuenca del río Nare, representado en el Mapa 3 y sintetizado en el Cuadro 4, permite comprender la relación entre el relieve, el uso del suelo y los procesos hidrológicos. Predominan las pendientes fuertemente inclinadas (12–25 %), que representan el 43,35 % del área total, lo que caracteriza a la cuenca como un territorio mayoritariamente montañoso, con alta susceptibilidad a la escorrentía superficial y a la erosión de los suelos. Las pendientes moderadamente escarpadas (50–75 %) y escarpadas (>75 %) abarcan cerca del 24 % del área y se concentran principalmente en zonas de ladera, donde las limitaciones para el desarrollo de actividades agrícolas son significativas debido al riesgo de inestabilidad del terreno y pérdida de suelo. Estas áreas presentan mayor aptitud para usos de conservación y protección ambiental. Por su parte, las pendientes bajas a moderadas (0–12 %), que corresponden al 32,78 % de la cuenca, se localizan en sectores más estables y favorables para el establecimiento de actividades agrícolas y pecuarias, siempre que se implementen prácticas adecuadas de manejo y conservación de suelos.

El análisis de pendientes de la cuenca del río Nare, representado en el Mapa 3 y sintetizado en el Cuadro 4, permite comprender la relación entre el relieve, el uso del suelo y los procesos hidrológicos. Predominan las pendientes moderadamente escarpadas (25–50 %), las cuales representan el 45,12 % del área total, lo que caracteriza a la cuenca como un territorio marcadamente montañoso, con alta susceptibilidad a la escorrentía superficial y a la erosión de los suelos. Las pendientes escarpadas (50–75 %) y muy escarpadas (>75 %) abarcan en conjunto cerca del 13,10 % del área, concentrándose principalmente en zonas de ladera, donde las limitaciones para el desarrollo de actividades agrícolas son significativas debido al riesgo de inestabilidad del terreno y pérdida de suelo; por ello, estas áreas presentan mayor aptitud para usos de conservación y protección ambiental. Por su parte, las pendientes bajas a moderadas (0–12 %), que corresponden aproximadamente al 17,99 % de la cuenca, se localizan en sectores más estables y favorables para el establecimiento de actividades agrícolas y pecuarias, siempre que se implementen prácticas adecuadas de manejo y conservación de suelos. Las pendientes fuertemente inclinadas (12–25 %), que representan el 23,79 %, corresponden a zonas de transición donde el uso del suelo requiere planificación cuidadosa.

Mapa 3.

Mapa de Pendientes Cuenca hidrográfica Rio Nare.

Cuadro 4.

Áreas de Pendientes Cuenca hidrográfica Rio Nare.

El análisis de la red hídrica de la cuenca del río Nare, clasificada mediante el método de Strahler, muestra una red bien organizada, conformada por corrientes de orden 1 a orden 8. En el mapa se observa que predominan los cauces de bajo orden, los cuales se distribuyen ampliamente en las zonas altas de la cuenca y presentan una mayor cantidad de ramificaciones. En cuanto a la longitud de los cauces, los ríos de primer orden concentran la mayor longitud total (4 546,91), lo que indica la abundancia de corrientes pequeñas que recogen el escurrimiento superficial. A medida que aumenta el orden de corriente, la longitud total disminuye progresivamente, registrándose 1 714,82 para el segundo orden y 867,99 para el tercer orden. Los cauces de órdenes superiores presentan longitudes menores y se concentran principalmente en el eje central de la cuenca. El cauce principal del río Nare, clasificado como orden ocho, presenta una longitud de 45,78, lo que refleja la integración de los flujos provenientes de las corrientes de menor jerarquía. En general, estos resultados indican que la cuenca del río Nare cuenta con una red hídrica bien desarrollada, con predominio de cauces de bajo orden y una adecuada capacidad para conducir el agua hacia el cauce principal.

Mapa 4.

Mapa Orden de la Red Hídrica de la Cuenca hidrográfica Rio Nare.

En el Mapa 5 se muestra la distribución espacial de la precipitación media anual en la cuenca del río Nare, obtenida a partir de la interpolación de datos de estaciones meteorológicas mediante el método de Kriging y la generación de isoyetas.Los resultados indican que la precipitación anual en la cuenca varía entre 2 750 mm y valores superiores a 4 000 mm. La mayor parte del área presenta precipitaciones entre 3 000 y 4 000 mm, lo que permite clasificar la cuenca como una zona de precipitación moderada a alta. Los valores más elevados, mayores a 4 000 mm, se concentran en el sector central de la cuenca, donde la cercanía de las isoyetas refleja un incremento progresivo de la lluvia, posiblemente asociado a efectos orográficos. En contraste, las zonas con precipitaciones entre 2 750 y 3 000 mm se localizan hacia los bordes de la cuenca, con una distribución más gradual. Este patrón es coherente con las características climáticas de la región Andina colombiana, donde predominan altos volúmenes de precipitación debido a la influencia del relieve y la dinámica atmosférica tropical (IDEAM, 2017), influyendo directamente en la dinámica hidrológica de la cuenca del río Nare.

Mapa 5.

Mapa de Precipitación de la Cuenca hidrográfica Rio Nare.

La cuenca hidrográfica del río Nare corresponde a una cuenca de tipo exorreica, dado que su sistema de drenaje conduce las aguas superficiales hacia el río Magdalena y, finalmente, al mar Caribe. Presenta un área aproximada de 90 241,13 ha y un perímetro de 185,87 km, configurándose como una cuenca de tamaño medio dentro de la región Andina colombiana. Su caracterización física evidencia un relieve predominantemente montañoso, con un marcado gradiente altitudinal y una alta variabilidad de pendientes, lo cual influye directamente en la dinámica de la escorrentía y en los procesos erosivos. La red hídrica se encuentra bien desarrollada y jerarquizada, con predominio de corrientes de bajo orden que confluyen progresivamente hacia el cauce principal. La presencia de embalses dentro de la cuenca cumple una función de regulación hídrica, sin interrumpir la continuidad del drenaje natural. Estas condiciones, sumadas a un régimen de precipitación anual moderado a alto, favorecen una elevada capacidad de generación de escorrentía y confieren a la cuenca una dinámica hidrológica activa, estrechamente controlada por el relieve y las condiciones climáticas propias de la región Andina.

Conclusiones

La cuenca hidrográfica del río Nare, con un área de 90 241,13 ha y un perímetro de 185,87 km, presenta características físicas propias de una cuenca andina montañosa, las cuales condicionan de manera directa su comportamiento hidrológico y ambiental.

El relieve, representado por pendientes predominantemente moderadas a escarpadas, junto con una red hídrica bien desarrollada y un régimen de precipitación moderado a alto, influye significativamente en la generación de escorrentía, la erosión del suelo y la disponibilidad del recurso hídrico, evidenciando la estrecha relación entre la forma del terreno y los procesos naturales de la cuenca.

La caracterización física realizada demuestra que comprender las condiciones topográficas, hidrológicas y climáticas de la cuenca es fundamental para interpretar su funcionamiento y para orientar de manera adecuada las decisiones relacionadas con el uso del suelo, la gestión del agua y la prevención de riesgos ambientales.

Recomendaciones

Se recomienda que la planificación y gestión del territorio en la cuenca del río Nare se fundamenten en el conocimiento detallado de sus características físicas, de manera que el uso del suelo sea coherente con la capacidad del territorio y se reduzcan los impactos ambientales asociados.

Es fundamental que las autoridades ambientales competentes y el IDEAM garanticen el adecuado funcionamiento, mantenimiento y actualización de las estaciones meteorológicas, con el fin de disponer de información confiable y continua sobre las variables climáticas, lo que permitirá mejorar el análisis hidrológico, reducir la incertidumbre en los estudios y evitar la carencia de datos en futuras investigaciones.

Se sugiere fortalecer las acciones de conservación y manejo sostenible en zonas con pendientes elevadas y alta susceptibilidad a la erosión, reconociendo su importancia en la regulación hidrológica y en la protección de los recursos naturales de la cuenca.

Referencias bibliográficas

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2015). Estudio Nacional del Agua 2014. Bogotá, Colombia. https://www.ideam.gov.co/documents/20182/311796/ENA_2014.pdf

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2017). Atlas climatológico de Colombia. Bogotá, Colombia. https://www.ideam.gov.co/web/tiempo-y-clima/atlas-climatologico

Corporación Autónoma Regional de las Cuencas de los Ríos Negro y Nare (CORNARE). (2019). Plan de Ordenación y Manejo de la Cuenca Hidrográfica del río Nare (POMCA). Antioquia, Colombia. https://www.cornare.gov.co/planeacion/POMCA_Rio_Nare.pdf

Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC). (2014). Estudio general de suelos y zonificación de tierras del departamento de Antioquia. Bogotá, Colombia. https://www.igac.gov.co/sites/igac.gov.co/files/antioquia_suelos.pdf

Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). (2018). Escenarios de cambio climático para Colombia. Bogotá, Colombia. http://www.ideam.gov.co/web/cambio-climatico/escenarios

Strahlerahler, A. N. (1957). Quantitative analysis of watershed geomorphology. Transactions, American Geophysical Union, 38(6), 913–920. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/TR038i006p00913

United States Geological Survey (USGS). (2020). SRTM 1 Arc-Second Global. https://earthexplorer.usgs.gov/