Introducción

El uso de herramientas SIG para la gestión de cuencas hidrográficas, nos permite estudiar el comportamiento, circulación y distribución del agua en la superficie terrestre, aportando resultados que nos permiten comprender de manera más clara el ciclo hidrológico, y la importancia de los servicios ecosistémicos que ofrecen las cuencas para las comunidades, puesto que los productos fruto de la obtención, tratamiento y análisis de datos nos dan la capacidad de aplicar la información obtenida en múltiples proyectos en pro del desarrollo sostenible .

La creación de parámetros fisiográficos permite la obtención de las características físicas del recurso hídrico, lo cual ayuda a determinar su estado y como diferentes factores como el suelo y la cobertura de la cuenca contribuyen al funcionamiento de esta, el estudio de estos parámetros genera los insumos necesarios para la creación de modelos climáticos específicos, facilitando la generación de planes de ordenamiento territorial, así como planes de acción y aprovechamiento de recursos.

Antecedentes

Existen diferentes estudios hidrográficos de la cuenca del rio Bogotá, donde el énfasis es su manejo y la creación de planes de ordenamiento territorial, en el país, la autoridad ambiental asignada para realizar dichos estudios es la CAR (Corporación autónoma regional), dicha entidad se encarga de realizar los POMCA (Planes de ordenación y manejo de cuencas hidrográficas), “el objetivo de realizar dichas investigaciones, es aportar información general de la cuenca, proponer mecanismos de financiación para un funcionamiento sostenible entre la comunidad y el ecosistema, también busca la creación de planes de ordenamiento basado en los lineamientos propuestos por el Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible, además de contribuir con alternativas de solución en los procesos de manejo de conflictos en relación a la administración de los recursos renovables de las cuencas” (Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible). Los POMCA tienen un periodo de vigencia, en donde es necesario actualizar su información y las dinámicas que afectan directa o indirectamente el funcionamiento de la cuenca, esta actualización de datos se realiza cada 10 años, el último estudio realizado por la CAR acerca de la cuenca hidrográfica del rio Bogotá fue realizado en el año 2019. 

Los antecedentes en investigaciones climáticas dentro de la cuenca del rio Bogotá han tenido como objetivo, obtener, manipular y analizar diferentes datos de precipitación, temperatura y caudal, para la determinación de extremos y mínimos en estos factores, como trabajos anteriores en estas temáticas, se pueden encontrar investigaciones como “Valoración de cambios hidrológicos en la cuenca del rio Bogotá” (Diaz Granados & Camacho, 2012), “estimación del régimen hidrológico de eventos extremos en la cuenca del rio Bogotá considerando las fases del ENSO” (Orozco Ramirez, 2015), “Análisis estadístico de las precipitaciones en la cuenca del rio Bogotá (Colombia) incluyendo las variables del fenómeno del niño y la niña” (Sanchez, Rodriguez, & Rivas, 2020).

Descripción del área de estudio

La cuenca del rio Bogotá se ubica en el altiplano cundiboyacense, nace en el páramo de Guacheneque en el municipio de Villa pinzón y su desembocadura es en el rio magdalena a la altura del municipio de Girardot, esta subdividida en 3 partes; cuenca alta (de Villa pinzón hasta el puente de la virgen Cota), media (de cota hasta el salto del Tequendama Soacha), baja (salto del Tequendama hasta Girardot). Esta cuenca se encuentra dentro del departamento de Cundinamarca, cuanta con un área de 5892.17 Km2 bajo la jurisdicción de 45 municipios, con respecto a las características climáticas, esta región de Colombia se encuentra bajo la influencia de la ZCIT, lo cual hace que la convergencia de los vientos alisios junto con el relieve de la región, creen un sistema de lluvias bimodal, en donde la primera temporada de lluvias comprende los meses de marzo a mayo, y la segunda temporada comprende los meses entre septiembre y octubre.

Objetivos

. Crear un modelo de escorrentía por medio de modelos de precipitación y temperatura media para el año 2020. 

. Realizar una caracterización fisiográfica, morfométrica he hidrológica de la cuenca del rio Bogotá.

. Obtener la red de drenaje de la cuenca.

Procedimiento

En la ejecución de procedimientos para la obtención de resultados, es necesario tener en cuenta fuentes que sean capaces de suministrar insumos aptos para su manejo, con base a esto, se partió desde la obtención de insumos de tres fuentes de datos. El modelo de elevación digital fue obtenido a través de ASF DATA SEARCH, con una resolución espacial de 12.5 metros, lo cual brinda la resolución de calidad para la precisión de los geoprocesamientos desarrollados a través del software, la información limítrofe departamental y las unidades administrativas municipales, fueron descargadas a través de COLOMBIA EN MAPAS, el cual es una base de datos geográfica administrada por el Instituto Geográfico Agustín Codazzi (IGAC), con respecto a la información de la precipitación, se hizo uso de la información brindada por el Instituto de hidrología, meteorología y estudios ambiéntales (IDEAM), para complementar los datos faltantes de la información obtenida a través del IDEAM, se complementó con los datos de “Rainfall Estimates from Rain Gauge and Satellite Observations” (CHIRPS), la cual es una plataforma que contiene información de precipitación mundial a una resolución de cuatro kilómetros. La elección de las plataformas confiables para la descarga de insumos es de vital importancia para la precisión de los resultados, para ello se generaron flujogramas que describen los procesos realizados. 

Descargada la información, se inician los geoprocesamientos para generar la cuenca hidrográfica, en donde por medio de la descarga de modelos de elevación digital y el uso de ArcGis 10.8, se ejecuta la herramienta “Mosaic to new ráster”, con el propósito de unir los DEM y crear un DEM único de la cuenca, posteriormente se realiza la corrección de espacios vacíos del DEM por medio de la herramienta “Focal Statics”, con el objetivo de tener información en todos los pixeles y mejorar la calidad de los procesos y dar continuidad a la elaboración de productos.

El seguimiento de los procesos planteados en los flujogramas arroja productos de los cuales debemos extraer y aplicar diferentes fórmulas con el fin obtener los parámetros fisiográficos y morfométricos de la cuenca con sus respectivas unidades de medida. Para la interpretación del modelo de escorrentía, se usaron datos de precipitación (mm) y temperatura (°C), en donde por de la aplicación de las fórmulas descritas en la ilustración 4, 5 y 6 se obtienen el modelo de escorrentía el cual nos mostrara la cantidad de agua en m3 que sale de la cuenca.

Resultados

El seguimiento de la metodología planteada para la obtención de los parámetros morfométricos y geomorfológicos, permiten una caracterización una correcta caracterización por medio de los datos obtenidos.

La red de drenaje de la cuenca, donde el número de ordenes de corrientes es directamente proporcional a altitud, lo que quiere decir que, a mayor altitud existe un mayor número de corrientes tipo uno, dos y tres. La unión cauces en el recorrido que hace el recurso hídrico conforme desciende de las montañas, converge en un corriente tipo seis, siendo este el cauce principal de la cuenca, el río Bogotá.

La elaboración del mapa de pendientes de la cuenca nos permite conocer el grado de inclinación en porcentaje del relieve de la cuenca, se puede observar una gran área plana, donde se encuentra la ciudad capital Bogotá, y otros municipios que hacer parte de la Sabana, en las partes bajas de la cuenca, se empieza a observar que el porcentaje de pendiente es bajo, esto es debido a que en esta región es donde el rio Bogotá desemboca en el valle rio magdalena.

El uso de las elevaciones y el área que ocupan dentro de la cuenca, permiten la creación de la curva hipsométrica, la cual nos ayuda a determinar en que fase de madurez se encuentra la cuenca, en este caso, los datos permiten clasificar la cuenca en estado de vejez, la curva hipsométrica nos permite observar cómo aproximadamente en la cota 2300 existe un brusco descenso altitudinal, permitiendo clasificar desde este punto hasta su desembocadura, como la cuenca baja del río Bogotá.

Por medio del uso de formulas proporcionadas por el curso, se puede relacionar las variables de temperatura y precipitación con el fin de conocer el volumen aproximado de escorrentía que recorre la cuenca en determinados periodos de tiempo. En el presente estudio se analizaron los datos de precipitación y temperatura del año 2020, para elaborar modelos de evapotranspiración potencial y real de la zona de estudio. La cuenca del río Bogotá tiene características únicas, puesto que esta presenta fuertes precipitaciones en la parte baja de la cuenca a comparación la parte media y alta de la cuenca, las cuales tienen valores de precipitación más bajos en relación con el con la teoría, la cual dice que a mayor altitud, mayor precipitación. Las diferencias altitudinales que se pueden observar en los mapas anteriormente elaborados, permites deducir que se presenta un fenómeno se sotavento y barlovento, donde los vientos cargados de humedad chocan con la cadena montañosa antes de entrar a la cuenca media, generando una mayor concentración de humedad y precipitación.

Las operaciones por medio del software ArcGIS permiten relacionar el modelo ETR con la cantidad de lluvia precipitada en toda la cuenca, arrojándonos un promedio aproximado del volumen de agua escurrida durante el año, el cual es 24,655,758,5 m3.

Conclusiones

. La cuenca presenta mayores niveles de escorrentía en las zonas de alta montaña, debido a que el volumen de precipitación es mayor a la evapotranspiración, por ende, proliferan las corrientes de pequeños ordenes, los cuales conforme escurran a zonas bajas crearan corrientes de mayor grado.

. La precipitación tiene comportamiento más pronunciado en limite de la parte baja de cuenca, aproximadamente en la cota 2300, debido a un proceso de sotavento y barlovento, donde el viento cargado de humedad se acumula debido a las montañas y la cobertura de la zona.

. El análisis de los modelos de escorrentía dentro de diferentes periodos de tiempo no permite ver los efectos del cambio climático o de las acciones humanas con respecto a la pérdida del recurso hídrico.

. Las dinámicas de las variables de temperatura y precipitación son fundamentales para la comprensión del comportamiento y la distribución del recurso hídrico de una cuenca, puesto que estos se ven modulados por las elevaciones, pendientes, coberturas, etc. La aplicación de diferentes fórmulas y metodologías para encontrar respuestas aproximadas a los volúmenes de agua, además de la caracterización de la cuenca junto con el conocimiento de sus parámetros fisiográficos y morfométricos, son fundamentales para que las entidades administrativas de las ciudades o municipios puedan crear planes de ordenamiento territorial que distribuyan de forma sostenible las actividades humanas minimizando el impacto de las comunidades sobre el recurso hídrico.

Recomendaciones

. En caso de tener acceso a mas variables para hacer modelos de escorrentía, emplear modelos en donde se puedan aplicar para mejorar la precisión de estos.

. Tener datos de fuentes confiables para la creación de modelos. 

. Tener en cuenta que los modelos son una aproximación a los datos reales, por ende, los productos obtenidos deberán ser sujetos a análisis, ya que el producto en si puede ser poco confiable.

Referencias

Diaz Granados, M., & Camacho, L. (2012). Valoración de cambios hidrologicos en la cuenca del rio Bogota. Bogota: Universidad de los Andes.

Ministerio de ambiente y desarrollo sostenible. (s.f.). Planes de ordenación y manejo de cuencas hidrográficas - POMCA. Obtenido de Planes de ordenación y manejo de cuencas hidrográficas - POMCA: https://www.minambiente.gov.co/gestion-integral-del-recurso-hidrico/planes-de-ordenacion-y-manejo-de-cuencas-hidrograficas-pomca/#:~:text=Planes%20de%20Ordenación%20y%20Manejo,de%20Ambiente%20y%20Desarrollo%20Sostenible

Orozco Ramirez, C. C. (2015). Estimacion del regimen hidrologico de eventos extremos en la cuenca del rio bogota considerando las fases del ENSO. Bogota: Universidad Santo Tomas.

Sanchez, J., Rodriguez, J., & Rivas, E. (2020). Analisis estadistico de las precipitaciones en la cuenca del rio Bogota (Colombia) incluyendo las variables del fenomeno el niño y la niña. Revista Espacios.