UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE...

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

POSGRADO EN INGENIERÍA CIVIL

RECURSOS HÍDRICOS E HIDROINFORMÁTICA

TESIS DE GRADO :

SIMULACIÓN HIDRODINÁMICA BIDIMENSIONAL DEL FLUJO, ANÁLISIS DE LOS

EFECTOS EN LA MORFOLOGÍA DEL SECTOR DONDE CONFLUYEN LOS RÍOS DAULE

Y BABAHOYO, AL INICIO DEL ESTUARIO GUAYAS.

AUTOR:

ING. MARLON M. MOSQUERA MUÑOZ.

ASESOR:

ING. MARIO DIAZ-GRANADOS ORTIZ, Msc.

BOGOTÁ D.C., NOVIEMBRE DE 2013

S imulación hidrodinámica bidimensional del flujo, análisis de los efectos en la

morfología del sector donde confluyen los ríos Daule y Babahoyo, al inicio del estuario Guayas.

Marlon M. Mosquera Muñoz Junio/2014

RESUMEN

En la presente investigación se han efectuado simulaciones-evaluaciones de los procesos

hidrodinámicos en parte de la cuenca del Guayas, específicamente en la franja final de los ríos Daule

y Babahoyo, y en la inicial del estuario Guayas. Los simulacros se han efectuado en modo virtual en

un modelo numérico bidimensional (Iber v 1.9). Los resultados permitieron determinar los puntos

donde ocurren cambios morfológicos, de niveles de agua y velocidad.

El objetivo principal de esta tesis fue efectuar una modelación bidimensional donde se simuló la

hidrodinámica del flujo de los ríos antes mencionados, y en la parte inicial del estuario Guayas. Con

los resultados alcanzados se efectuó un análisis somero de los posibles efectos en la morfología del

sector donde confluyen los ríos Daule y Babahoyo, específicamente en el comienzo del estuario

Guayas (incluyendo el sector del islote Palmar).

En este trabajo también se estudió la influencia de las velocidades de los flujos en la ubicación final

de los sólidos suspendidos y consolidados. Se analizó, comparó y determinó zonas propicias para la

sedimentación, consolidación y recirculación de los mismos. Se demostró que la depositación varía

en función de la velocidad de los flujos y de las épocas estacionales.

Las simulaciones efectuadas fueron efectuadas para distintos escenarios y con los parámetros

disponibles, todo esto con el objetivo de conocer el lugar de sedimentación actual y futuro, además

de pensar en acciones para detener o disminuir el problema de obstrucción-estrangulación sobre una

parte del canal navegable del río Daule, Babahoyo y estuario Guayas.

En el presente estudio se caracterizó y entendió la hidrodinámica del flujo a través del análisis y

comparación de resultados, se intento deducir los cambios morfológicos del islote y la variación de

bancos de sedimentos. Para lograr esos objetivos se implementó parámetros como caudales

pluviales, datos de mareas, rugosidad del fondo, y otros en el modelo bidimensional.

En el capítulo 2 existe una revisión bibliográfica del tema, en este se llega a la conclusión de que no

existen parámetros para clasificar a éstos cuerpos hídricos, ya que cada autor le da su nombre y

clasificación. En el 7 de Escenarios-Resultados de simulación, se encuentran gráficas de

simulaciones, las mismas que se usaron para comparación y análisis de las modelaciones.




AGRADECIMIENTOS

A Dios por haberme permitido existir, por darme la fortaleza y fe para culminar las maestrías y ésta

tesis, por haber puesto en mi camino las personas idóneas y de buen corazón.

A mi familia por darme ese apoyo emocional y espiritual. En especial a mi madre por sus oraciones

y palabras de aliento, ella que sufrió tanto mientras yo residía en otro país. A mí enamorada por su

amor, comprensión, apoyo emocional y en varios trámites.

En memoria de José Caicedo (+), a mi prima Sara Borbor y a sus compadres que fueron las personas

que me recibieron, hospedaron y orientaron en mis primeros días en Bogotá.

A mi asesor de tesis Ing. Mario Díaz Granados, Msc. por todo el apoyo, recomendaciones y el

conocimiento que me compartía sin egoísmo; y a los profesionales que asistieron como jurado Ing.

Carlos Eduardo Molano, Msc e Ing. Juan Pablo Quijano, Msc.

A mis amigos y compañeros de estudio: Nataly, Diana, Lina, Julio, Juan y otros a los que pido

disculpas sino he escrito sus nombres, ya que sería muy extensa la lista. En especial a Claudia M.

Amaya P. por todos y cada uno de sus detalles para conmigo y mi familia.

A los docentes que me impartieron su conocimiento en cada uno de los días de clases, a mis

compañeros y amigos colombianos, venezolanos y de otros países que formé durante mi estadía en

Colombia, a los profesores y amigos del deporte que hicieron menos nostálgico el encontrarme lejos

de mi familia y de mi añorado Ecuador del Alma.

A todos y cada uno de los personeros de la Universidad de Los Andes, guardias y monit@s de

limpieza, en especial a las personas de los laboratorios de cómputo y a los de la Biblioteca ya que me

dieron su apoyo incondicional.

A Senacyt y a mis compatriotas de Ecuador, ya que gracias a sus gestiones y tributos me permitieron

ser becario y poder lograr este título a nivel internacional. A mis garantes y apoderado por su ayuda

y confianza.

A la Universidad de Guayaquil por proporcionarme el Auspicio, en fin gracias a todos porque este

triunfo no es solo mío, este logro es de todos y cada uno de ustedes.




CONTENIDO

Introducción

1 Generalidades ....................................................................................................................... 4

1.1 Objetivos ...................................................................................................................... 4

1.1.1 Objetivo general .................................................................................................. 4

1.1.2 Objetivos específicos ........................................................................................... 4

1.2 Alcances y Limitaciones del estudio ............................................................................... 5

1.3 Metodología ................................................................................................................. 6

1.4 Selección del modelo..................................................................................................... 9

1.4.1 Software disponible para modelación de cuerpos hídricos .................................... 10

1.4.2 Modelo seleccionado para la simulación.............................................................. 13

1.4.3 Estudios semejantes efectuados con el modelo Iber .............................................. 13

2 Estado del arte y Marco Teórico......................................................................................... 14

2.1 Estado del arte ............................................................................................................ 14

2.1.1 "Esquemas Unidimensionales ............................................................................. 14

2.1.1.1 Esquemas unidimensionales para resolver las ecuaciones

simplificadas de Saint Venant .............................................................. 15

2.1.1.2 Esquemas unidimensionales para resolver las ecuaciones completas de

Saint Venant (métodos de la onda dinámica) ......................................... 15

2.1.2 Esquemas Bidimensionales ................................................................................ 16

2.1.3 Descripción de los Modelos Utilizados: Iber (Bidimensional) y HEC-RAS

(Unidimensional) para el Análisis de los cuerpos hídricos que conforman el

sistema a estudiar............................................................................................... 16




2.1.3.1 Modelo unidimensional River Analysis System HEC-RAS .................... 17

2.1.3.1.1 Esquema de cálculo ............................................................ 17

2.2 Marco teórico ............................................................................................................. 18

2.3 Marco conceptual........................................................................................................ 19

2.3.1 Definición de Flujos .......................................................................................... 19

2.3.2 Principios Fundamentales y sus Ecuaciones......................................................... 20

2.3.3 Procesos Fluviales y Marinos ............................................................................. 20

2.3.4 Definiciones de cuerpos hídricos con influencia marina y tipificación del que se

estudia .............................................................................................................. 23

2.3.4.1 Importancia de la definición y tipificación............................................. 23

2.3.4.2 Llanuras de lodo, marismas y manglares ............................................... 24

2.3.4.3 Estuarios............................................................................................. 26

2.3.4.4 "Rías y deltas ...................................................................................... 29

2.4 Ecuaciones Gobernantes .............................................................................................. 35

2.4.1 Ecuaciones de aguas someras promediadas en profundidad .................................. 35

2.4.2 Ecuaciones hidrodinámicas ................................................................................ 36

2.4.3 Lecho, Viento y Transportes de Sedimentos ........................................................ 38

2.4.3.1 Fricción de fondo ................................................................................ 38

2.4.3.2 Rozamiento superficial por viento ........................................................ 38

2.4.3.3 Ecuación de transporte turbulento en suspensión ................................... 39

2.4.3.4 Cálculo del término de resuspensión o depositación (E-D) ..................... 39

2.4.3.5 Velocidad de sedimentación de las partículas ........................................ 41

2.5 Aspectos numéricos de la modelación .......................................................................... 42




2.5.1 Malla de cálculo ................................................................................................ 43

3 Geografía y Medio Ambiente .............................................................................................. 44

3.1 Localización del área de estudio ................................................................................... 44

3.1.1 Breve reseña del canal de navegación.................................................................. 45

3.2 Guayaquil y la cuenca del Guayas ................................................................................ 46

3.2.1 Clima y precipitación ......................................................................................... 47

3.3 Hidrografía ................................................................................................................. 50

3.3.1 Sistemas de afluentes del río Guayas................................................................... 50

3.3.2 Mareas .............................................................................................................. 51

3.3.3 Circulación........................................................................................................ 56

3.4 Caudales..................................................................................................................... 63

3.5 Condiciones ambientales Región Costa......................................................................... 68

3.6 Velocidad y dirección del viento .................................................................................. 69

4 Geología Territorial y local................................................................................................. 71

4.1 Configuración Tectónica.............................................................................................. 72

4.2 Unidades Geomorfológicas y Geomorfología ................................................................ 72

4.2.1 Geomorfología del Sistema Fluvial ..................................................................... 72

4.3 Estratigrafía y Suelos................................................................................................... 73

4.4 Hidrología y Meteorología ........................................................................................... 74

4.5 Geología Estructural.................................................................................................... 75

5 Sedimentología ................................................................................................................... 78

5.1 Sedimentos superficiales de fondo................................................................................ 78

5.2 Sedimentos que conforman el nuevo islote en la desembocadura del río Daule ................ 79




5.3 Sedimentos en suspensión............................................................................................ 80

5.4 Estudio comparativo de los sedimentos del área de confluencia de los ríos Daule y

Babahoyo ................................................................................................................... 81

5.5 Posibles causas a nivel local y regional, que están originando una acelerada

sedimentación del río Guayas y de sus afluentes, dando lugar a la formación de bancos

de arena y lodo............................................................................................................ 83

5.6 Efectos de la sedimentación en el río Guayas ................................................................ 89

5.7 Granulometría del río Guayas ...................................................................................... 93

5.8 Datos de sedimentos en el canal de acceso al Puerto de Guayaquil ................................. 95

6 Procesos efectuados para la Implementación del modelo en Hec Ras e Iber ....................... 97

6.1 Delimitación de zona de estudio y procesos adicionales ................................................. 97

6.2 Generación de superficie ............................................................................................. 99

6.3 Generación de la malla computacional.......................................................................... 99

6.3.1 Descripción detallada de instrucciones para generar la malla de volumen finito

compuesta por triángulos y cuadriláteros (RTIN) usando AutoCAD Civil 3D,

Global Mapper e Iber. ........................................................................................ 99

6.4 Datos para simulación Hidrodinámica .........................................................................115

6.4.1 Condiciones de contorno ...................................................................................115

6.4.2 Condiciones iniciales ........................................................................................115

6.5 Información de Rugosidad ..........................................................................................116

6.5.1 Uso del suelo....................................................................................................116

6.6 Transporte de sedimentos ...........................................................................................116

6.6.1 Entrada de sedimento en suspensión ..................................................................116

7 Escenarios-Resultados de la simulación, comparación y análisis ...................................... 118




7.1 Escenarios de simulación ............................................................................................118

7.2 Resultados de la simulación, comparación y análisis .....................................................119

7.2.1 Comparación de resultados de varios escenarios .................................................120

7.2.1.1 Balance de resultados obtenidos por simulaciones de 1 semana del

mes de Agosto....................................................................................120

7.2.1.2 Comparación de resultados obtenidos por simulaciones de un período

del mes de Enero ................................................................................130

7.2.1.3 Comparación de resultados obtenidos por simulaciones de un período

de mayor intensidad pluviométrica (Enero-Abril). ................................142

7.2.1.4 Análisis de zonas de sedimentación, niveles de agua y velocidades ........146

7.2.1.4.1 Zona de sedimentación ...................................................... 146

7.2.1.4.2 Niveles de agua ................................................................ 153

7.3 Resultados de simulación con concentración de sedimentos y profundidades .................156

7.3.1 Concentración de sedimentos (carga de lavado) ..................................................156

7.3.2 Profundidades ..................................................................................................158

7.4 Calibración del modelo...............................................................................................159

8 Conclusiones y recomendaciones ...................................................................................... 161

8.1 Conclusiones .............................................................................................................161

8.2 Recomendaciones ......................................................................................................162

Bibliografía

Anexos




Lista de Figuras

Figura N° 1-1 Cauce y secciones del Babahoyo........................................................................... 7

Figura N° 1-2 Delimitación de cuencas y subcuencas (a) ............................................................. 7

Figura N° 1-3 Delimitación de cuencas y subcuencas (b) ............................................................. 8

Figura N° 2-1 Esquema de Preissmann o de los cuatro puntos. ................................................... 18

Figura N° 2-2 Carta-IOA-1072 ................................................................................................ 23

Figura N°2-3 Llanura intermareal y canales mareales. Cabecera de la Ría de Vigo. .................... 24

Figura N°2-4 Marismas y canales mareales al abrigo de una isla barrera. Long Island (New

York). Costa noreste de Estados Unidos. ............................................................. 25

Figura N°2-5 izq. Estuario antropizado. En la zona externa se observan diversas flechas y

playas en bolsillo. Costa de Connecticut. Estados Unidos. .................................... 28

Figura N°2-6 der. Evolución reciente del litoral de Vélez Málaga (Hoffmann y Schulz, 1987). ... 28

Figura N°2-7 Bahía dominada por las mareas (rango mareal=5.5m). Obsérvese la alineación

de los bancos de arena paralelos a las corrientes mareales. Bahía de Nushagak,

Alaska. Estados Unidos (Hayes, 2005). ............................................................... 29

Figura N°2-8 Ría de Xallas, excavada sobre granitos. Obsérvese la flecha arenosa que cierra

parcialmente la desembocadura del estuario. Erazo (Provincia de La Coruña).

Foto F. J. Gracia. ............................................................................................... 30

Figura N°2-9 izq. Componentes de un sistema deltaico (modificado de Coleman y Prior,

1980) y sección idealizada (Dabrio y Zazo, 1988). ............................................... 31

Figura N°2-10 der. Canales fluviales en el Delta Copper River. Sur de Alaska. Foto F.

Gutiérrez. .......................................................................................................... 31

Figura N°2-11 izq. Clasificación ternaria de tipos deltaicos, basada en el régimen del frente

deltaico (Galloway, 1975; Elliot, 1986) y modelos conceptuales de las

morfologías respectivas (Dabrio, 1984). .............................................................. 32

Figura N°2-12 izq. Principales características fisiográficas y ríos de Bangladesh (Rashid y

Pramanik, 1993). ............................................................................................... 32

Figura N°2-13 Crecimiento del Delta del Mississippi durante 50 años. Ejemplo clásico de los

deltas digitados (Holmes, 1965). ......................................................................... 33

Figura N°2-14 Delta del Ebro, Fotografía de satélite Landsat. ..................................................... 33

Figura N°2-15 Variación espacial y temporal del Delta del Ebro ................................................. 34

Figura N°2-16 Estuario de cuña salina ....................................................................................... 35




Figura N° 2-17 Ejemplo de malla no estructurada formada por elementos triangulares y

cuadriláteros. ..................................................................................................... 43

Figura N° 3-1 Ecuador y zona de estudio .................................................................................. 45

Figura N° 3-2 Estero Salado captado de Oeste a Este................................................................. 46

Figura N° 3-3 Precipitación Enero 2009 ................................................................................... 48

Figura N° 3-4 Precipitación Febrero 2009................................................................................. 48

Figura N° 3-5 Precipitación Marzo 2009................................................................................... 49

Figura N° 3-6 Precipitación Abril 2009 .................................................................................... 49

Figura N° 3-7 Precipitación Mayo 2009.................................................................................... 49

Figura N° 3-8 Valores promedios máximos de mareas de Sicigia referidas al IGM ...................... 56

Figura N° 3-9 Valores de Q máximo en época de lluvia y estiaje para diferentes ríos en la

cuenca .............................................................................................................. 64

Figura N° 4-1 Mapa Geomorfológico del Ecuador..................................................................... 71

Figura N° 5-1 Mapa de distribución de los sedimentos según su textura. ..................................... 78

Figura N° 5-2 Comparación de la textura de los sedimentos tomados en el 2001 y 2002, sector

de confluencia Daule y Babahoyo. ...................................................................... 81

Figura N° 5-3 Mapa de distribución de los sedimentos según su textura...................................... 83

Figura N° 5-4 Diferentes niveles base que se pueden encontrar a lo largo de la trayectoria de

un río. ............................................................................................................... 87

Figura N° 5-5 Estrechamiento del río Guayas originado por los cerros........................................ 89

Figura N° 6-1 Georeferenciación de la zona de estudio .............................................................. 99

Figura N° 6-2 Menús desplazables de Iber ...............................................................................100

Figura N° 6-3 Recuadro para la búsqueda del archivo...............................................................100

Figura N° 6-4 Menús desplazables al oprimir Importar y GDAL en Iber ....................................100

Figura N° 6-5 Recuadro que se genera para la búsqueda del archivo a importar..........................101

Figura N° 6-6 Menú y submenú desplazables de AutoCAD Civil 3D 2013 ................................101

Figura N° 6-7 Recuadro que se genera para seguir el proceso....................................................101

Figura N° 6-8 Menú y submenú Name Template de AutoCAD Civil 3D 2013 ...........................102

Figura N° 6-9 Recuadro Name Template para ubicar el nombre. ...............................................102

Figura N° 6-10 Recuadro que está encendido luego de dar Ok en el Name Template. ...................102

Figura N° 6-11 Menú y varios submenús desplazables de AutoCAD Civil 3D 2013 .....................103

Figura N° 6-12 Proceso para adicionar el archivo de puntos XYZ ...............................................103

Figura N° 6-13 Recuadro para adicionar archivos de AutoCAD Civil 3D 2013 ............................103

Figura N° 6-14 Botón + Add file para adicionar el archivo de puntos XYZ. .................................104




Figura N° 6-15 Recuadro para buscar archivos de AutoCAD Civil 3D 2013 ................................104

Figura N° 6-16 Archivo de puntos XYZ seleccionado ................................................................104

Figura N° 6-17 Recuadro con archivo creado en AutoCAD Civil 3D 2013 ..................................105

Figura N° 6-18 Proceso de selección Surface Properties .............................................................105

Figura N° 6-19 Recuadro que aparece después de oprimir Surface Properties de AutoCAD Civil

3D 2013 ...........................................................................................................105

Figura N° 6-20 Proceso de encendido y/o apagado de layers. ......................................................106

Figura N° 6-21 Recuadro para el proceso de encendido y/o apagado de layers de AutoCAD

Civil 3D 2013...................................................................................................106

Figura N° 6-22 Línea de comandos para ingresar ZE..................................................................106

Figura N° 6-23 Pantalla con los layers seleccionados en AutoCAD Civil 3D 2013 .......................107

Figura N° 6-24 Delete Line para eliminar líneas que no corresponden al cauce. ...........................107

Figura N° 6-25 Cuerpo hídrico con líneas que no pertenecen al cauce en AutoCAD Civil 3D

2013 ................................................................................................................107

Figura N° 6-26 Cuerpo hídrico editado y pasos para guardar archivo en AutoCAD Civil 3D

2013 ................................................................................................................108

Figura N° 6-27 Recuadro para guardar la información en AutoCAD Civil 3D 2013......................108

Figura N° 6-28 Cauce ya editado en el proceso de EtD. ..............................................................108

Figura N° 6-29 Recuadro Ecz en AutoCAD Civil 3D 2013 .........................................................109

Figura N° 6-30 Recuadro para búsqueda de coordenadas ............................................................109

Figura N° 6-31 Recuadro Ecz y el recuadro de búsqueda en AutoCAD Civil 3D 2013..................109

Figura N° 6-32 Selección de coordenadas global. .......................................................................110

Figura N° 6-33 El proceso de EtD en AutoCAD Civil 3D 2013. ..................................................110

Figura N° 6-34 Recuadro menú de inicio en Global Mapper .......................................................110

Figura N° 6-35 Extensión que se debe ingresar en el caso de no encontrar el archivo....................111

Figura N° 6-36 Recuadro con la barra de procesamiento en Global Mapper .................................111

Figura N° 6-37 Superficie o zona de estudio con ubicación geográfica y niveles de terreno...........111

Figura N° 6-38 Menús despegables de Tools y Configure en Global Mapper ...............................112

Figura N° 6-39 Superficie o zona de estudio con recuadro de posicionamiento global ..................112

Figura N° 6-40 Menús despegables EEGF en Global Mapper .....................................................112

Figura N° 6-41 Superficie con el recuadro de selección de archivo ..............................................113

Figura N° 6-42 El recuadro de selección de espaciamiento en Global Mapper ..............................113

Figura N° 6-43 Pestaña Export Bounds .....................................................................................113

Figura N° 6-44 El recuadro de selección EB en Global Mapper ..................................................114




Figura N° 6-45 Menú para guardar el archivo ............................................................................114

Figura N° 6-46 Barra de estado después de oprimir EB en Global Mapper. ..................................114

Figura N° 6-47 Ingreso de parámetros para simulación en Iber....................................................115

Figura N° 6-48 Delimitación de la cuenca y tipos de suelos. .......................................................116

Figura N° 7-1 Datos en entrada para Itm e IR en el caso #1.......................................................121

Figura N° 7-2 Datos en entrada para Itm e IR en el caso #2.......................................................121

Figura N° 7-3 Evolución de un punto para cota de agua en la frontera Salida 2D, caso #1. ..........122

Figura N° 7-4 Evolución de un punto para cota de agua en la frontera Salida 2D, caso #2. ..........122

Figura N° 7-5 Valores de velocidad continuos, caso #1.............................................................124

Figura N° 7-6 Valores de velocidad discontinuos, caso #2 ........................................................125

Figura N° 7-7 Valores de velocidades superpuestas para los casos #1 y #2. ................................126

Figura N° 7-8 Valores de velocidades superpuestas para los casos #1 y #2. ................................126

Figura N° 7-9 Valores de velocidad para el sector de confluencia, caso #1. ................................127

Figura N° 7-10 Valores de velocidad para el sector de confluencia, caso #2. ................................128

Figura N° 7-11 Velocidades superpuestas para sector de confluencia, casos #1 y #2. ....................129

Figura N° 7-12 Valores de profundidad y cota de agua superpuestas para el sector del islote

Palmar, caso #1. ...............................................................................................129

Figura N° 7-13 Profundidad y cota de agua superpuestas para el sector del islote Palmar, caso

#2. ...................................................................................................................130

Figura N° 7-14 Evolución de 1 punto para el parámetro cota de agua medida en frontera (Salida

2D), caso #1. ....................................................................................................131

Figura N° 7-15 Evolución de 1 punto para el parámetro cota de agua medida en frontera (Salida

2D), caso #2. ....................................................................................................132

Figura N° 7-16 Evolución de velocidades superpuestas, casos #1 y #2.........................................132

Figura N° 7-17 Evolución de cota de agua en zona bidimensional (instante final de

simulación), caso #1. ........................................................................................133

Figura N° 7-18 Evolución de cota de agua en zona bidimensional (instante final de simulación),

caso #2.............................................................................................................134

Figura N° 7-19 Evolución de los valores de V vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de

confluencia, caso #1..........................................................................................135

Figura N° 7-20 Evolución de los valores de V vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de

confluencia, caso #2..........................................................................................135

Figura N° 7-21 Superposición de valores de V vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de

confluencia, casos #1 y #2. ................................................................................136




Figura N° 7-22 Evolución de los valores de tensión de fondo vs. t de 1 punto sobre el eje de

zona de confluencia, caso #1. ............................................................................137

Figura N° 7-23 Evolución de los valores de tensión de fondo vs. t de 1 punto sobre el eje de

zona de confluencia, caso #2. ............................................................................138

Figura N° 7-24 Evolución de tensión de fondo vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de

confluencia, casos #1 y #2. ................................................................................138

Figura N° 7-25 Evolución de los valores de velocidad vs. t de 1 punto con valores diferentes de

Itm e IR, casos #1 y #2. .....................................................................................139

Figura N° 7-26 Evolución de los valores de velocidad vs. t para 2 puntos sobre el eje de

confluencia (uno en la frontera y otro aguas arriba), casos #1 y #2. ......................140

Figura N° 7-27 Evolución de los valores de velocidad vs. t para 1 punto, pero con periodos de

año diferentes (Enero y Agosto).........................................................................141

Figura N° 7-28 Evolución de los valores de Tf vs. t para 1 punto, pero con periodos de año

diferentes (Enero y Agosto). ..............................................................................141

Figura N° 7-29 Velocidad vs. Tiempo en un punto sobre el río Guayas........................................142



Figura N° 7-32 Velocidad vs. Tiempo en un punto al Sur de Isla Santay. .....................................144

Figura N° 7-33 Velocidad vs. Tiempo en un punto sobre Sección Av. Olmedo.............................145

Figura N° 7-34 Velocidad vs. Tiempo en un punto sobre Sección de Cervecería. ........................146

Figura N° 7-35 Evolución de los valores de Tf vs. Distancia para secciones transversales

trazadas sobre el islote. .....................................................................................148






trazadas sobre el islote y en la zona de confluencia. ............................................150


trazadas sobre el islote y en la zona de confluencia. ............................................151


trazadas sobre el islote y en la zona de confluencia para el mes de Enero. .............152


trazadas sobre el islote y en la zona de confluencia para el mes de Enero. .............152




Figura N° 7-42 Cota de agua en Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas........154

Figura N° 7-43 Cota de tn en Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas............154

Figura N° 7-44 Velocidades en la Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas .....155

Figura N° 7-45 Velocidades en la Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas .....155

Figura N° 7-46 Tiempos de simulación de Sedimento en Suspensión en la Confluencia de los

ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas.............................................................157

Figura N° 7-47 Profundidades de tn en la confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario

Guayas.............................................................................................................158

Figura N° 7-48 Profundidades de Tn aguas Arriba del río Babahoyo ...........................................159




Lista de Tablas

Tabla N° 3-1 Coordenadas de estudio UTM-WGS84 ............................................................... 44

Tabla N° 3-2 Nombres de subcuencas y áreas .......................................................................... 50

Tabla N° 3-3 Subcuencas y caudales ....................................................................................... 50

Tabla N° 3-4 Rangos de marea ............................................................................................... 52

Tabla N° 3-5 Velocidades máximas y promedios de los flotadores en el río Guayas ................... 57

Tabla N° 3-6 Velocidades máximas y promedios de corrientes en el río Guayas. Estación N°

1 Av. Olmedo, Fase de marea: Sicigia ................................................................. 58


2 Cervecería, Fase de marea: Sicigia ................................................................... 58


1 Av. Olmedo, Fase de marea: Cuadratura........................................................... 58


2 Cervecería, Fase de marea: Cuadratura ............................................................. 58

Tabla N° 3-10 Máximos y promedios de velocidad en sicigia, Sección: Cervecería. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 61

Tabla N° 3-11 Máximos y promedios de velocidad en sicigia, Sección: Illingworth. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 62

Tabla N° 3-12 Máximos y promedios de velocidad en sicigia, Sección: Av. Olmedo Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 62

Tabla N° 3-13 Velocidades en el río Guayas (Caudal = 15 000 m3/s)........................................... 63

Tabla N° 3-14 Caudales de los principales afluentes del río Guayas ............................................ 63

Tabla N° 3-15 Caudales en el río Guayas (Junio 10, 1997) Estación: Cervecería. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 65

Tabla N° 3-16 Caudales en el río Guayas (Junio 11, 1997) Estación: Illingworth. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 65

Tabla N° 3-17 Caudales en el río Guayas (Junio 5, 1997) Estación: Avda. Olmedo. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 65

Tabla N° 3-18 Caudales en el río Guayas (Agosto 6, 1997) Estación: Cervecería. Estado de

marea: Flujo ...................................................................................................... 66

Tabla N° 3-19 Caudales en el río Guayas (Agosto 6, 1997) Estación: Astinave. Estado de

marea: Flujo ...................................................................................................... 66




Tabla N° 3-20 Caudales en el río Guayas (Agosto 5, 1997) Estación: Cervecería. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 66

Tabla N° 3-21 Caudales en el río Guayas (Agosto 5, 1997) Estación: Multicomerio. Estado de

marea: Reflujo................................................................................................... 67

Tabla N° 3-22 Velocidad de viento y direcciones predominantes ................................................ 69

Tabla N° 5-1 Granulometría del río Guayas. ............................................................................ 93




INTRODUCCIÓN

Importancia del estudio y de la modelación de la hidrografía del estuario Guayas

El estudio de la hidrodinámica de ríos y estuarios con el uso de herramientas computacionales es

trascendente en la actualidad, ya que se ahorra tiempo y recursos económicos. Se evita el uso de

materiales y personal en crear un modelo físico que se emplea para medir experimentalmente y

establecer patrones de comportamiento de los cuerpos hídricos. Muchas veces estos son usados

en una oportunidad, sin embargo virtualmente se puede hacer cuantas modificaciones y

escenarios hipotéticos se requieran.

El uso de la modelación numérica proporciona la ventaja de simular-valorar causas y efectos

(positivos o negativos) que se podrían ocasionar en un cuerpo hídrico, sea por una infraestructura

de ingeniería o acción del hombre. Gracias a esta habilidad computacional hoy se puede conocer

los impactos antes, durante y después de la realización de las mismas. Con los resultados que se

obtienen de las simulaciones se puede entender, predecir y controlar los procesos físicos-

químicos que suceden y tomar decisiones adecuadas.

A continuación se describe brevemente el lugar de aplicación del modelo: la provincia del

Guayas posee la mayor densidad poblacional del Ecuador, la ciudad de Guayaquil capital de la

provincia ostenta el mayor centro urbano, y una gran área industrial. La urbe se encuentra

emplazada sobre antiguos manglares y ramales de estuarios, estos han sido rellenados con el

pasar de los años. Hoy en día la población se encuentra rodeada de estuarios estrangulados y de

otros que se encuentran en proceso de recuperación (plan aplicado por entes Gubernamentales).

Guayaquil al ser la capital económica del Ecuador, es uno de los lugares donde se sitúan los

mayores asentamientos humanos, tanto de tipo urbano como industrial. Benites (2008) expresó

que: "Guayaquil es el puerto principal de la República del Ecuador, a través del cual se moviliza

el 70% del comercio exterior que maneja el Sistema Portuario Nacional. La historia del dragado

del canal de acceso del Puerto de Guayaquil ha estado marcada por la inoperancia, se calcula que,

en el año y medio que no se dragó el canal se acumularon 2,6 millones de metros cúbicos de

sedimentos."

En el transcurso del tiempo la ciudad ha sido afectada por varias inundaciones acontecidas

cuando han coincidido los niveles de pleamar y las grandes descargas de escorrentía pluvial de

los ríos Daule y Babahoyo. Sin embargo no se ha efectuado un análisis de los cambios generados




en los cauces por el emplazamiento de población. La misma que busca cualquier lugar para

habitar, ya que es atraída por el desarrollo mercantil de la urbe y por las plazas de trabajo.

Por las razones descritas en el párrafo anterior muchos de los estuarios y manglares han sido

estrangulados y deteriorados (azolvados), ya que han perdido capacidad de filtrar y retener debido

a la ausencia de la vegetación típica de estos hábitats.

Si se analiza con detenimiento en estos ecosistemas existe un frágil equilibrio entre los medios

que hacen parte de la biota. Las cuencas, el flujo de los ríos, los manglares, la fauna acuática o

aérea y las aguas oceánicas son los elementos simbióticos. Si se estudia la causa que tiene como

efecto la variación y movilidad de todos estos elementos, se podrá cuantificar y corregir los

cambios en los mismos.

El desarrollo de actividades acuícolas, la pesca, el transporte, el comercio son acciones de gran

importancia en la zona del Golfo de Guayaquil. Adicional a estas existe la importancia e

influencia del sector turístico, debido a que por una parte da lugar a un incremento en la

demografía, en la navegabilidad turística (playas y áreas de recreación) y comercial (varios

puertos). Por lo que es imperiosa la necesidad de hacer estudios y seguimientos progresivos de:

los usos de suelo, la erosión de las cuencas, las descargas de efluentes urbanos e industriales, los

usos de manglares y variaciones de flujos hídricos y eólicos. Lo citado debe ser efectuado a lo

largo del tiempo, y con la aplicación de modelos numéricos obtener resultados que permitan la

antelación y reducción de los impactos.

Todo lo relatado despierta el interés respecto a estos cuerpos hídricos que son parte de un

ecosistema fundamental, y así mismo establece las bases para darle la importancia socio-

económica a la investigación actual; y a estudios futuros inherentes a la búsqueda del equilibrio

armónico entre el aprovechamiento de los recursos y la conservación del ecosistema.

Al pensar en todo el contexto, se hace necesaria la aplicación de políticas que protejan el

desarrollo sostenible y sustentable de la zona. Para esto se puede partir de estudios con pocos

parámetros en zonas puntuales, con los resultados individuales efectuar operaciones y obtener un

análisis numérico global de la complejidad del problema. Una vez obtenidas las deducciones se

podrá aplicar políticas de protección que permitan hacer uso óptimo de los recursos y conseguir

que el objetivo final sea el mantener un equilibrio armónico de todos los recursos con el medio

ambiente.




En este trabajo se estudiará la influencia de las velocidades de los flujos en la ubicación final de

los sólidos suspendidos y consolidados. Se analizará, comparará y se espera determinar zonas

propicias para la sedimentación, consolidación y recirculación de los mismos. Se espera

demostrar que la depositación varía en función de la velocidad de los flujos y de las épocas

estacionales.

Otros objetivos: caracterizar y entender la hidrodinámica del flujo a través del análisis y

comparación de resultados, tratar de deducir los cambios morfológicos del islote y la variación de

bancos de sedimentos en una parte de la cuenca del Guayas (parte final de los ríos Daule y

Babahoyo y la zona de confluencia denominada estuario Guayas), específicamente en la zona del

islote Palmar. Para lograr los objetivos se implementó parámetros como caudales pluviales, datos

de mareas, rugosidad del fondo, y otros en un modelo bidimensional denominado Iber v 1.9.

Se efectuara la simulación-evaluación de los procesos hidrodinámicos en los ríos Daule y

Babahoyo, y en el estuario Guayas en un modelo numérico bidimensional a escala virtual. Los

resultados permitirán determinar los puntos donde ocurrirán cambios de velocidad. Con ayuda de

estos, a futuro se podrá medir in-situ y comparar, volver a ingresar parámetros en el software y

simular. Se debe efectuar esto de forma cíclica hasta calibrar el modelo, luego extraer datos y

basado en estos tomar medidas para anticiparse a inundaciones y problemas ambientales.

Para efectuar el estudio hidrodinámico se debe conocer el comportamiento hidrodinámico de la

zona de estudio y tener una comprensión integral de la zona donde los procesos físicos, químicos

y biológicos ocurren. Conocer del transporte de: material particulado, sustancias y especies

químicas; y del intercambio de las masas de agua fluvial y marina con el entorno que las

contiene. La modificación de la circulación del agua producida por causas naturales y humanas o

por ambas, la capacidad de renovación del estuario y otros efectos hacen necesaria la medición,

gestión y estudio científico del problema.

Con la simulación numérica bidimensional (virtual) se puede obtener en menor tiempo la

reacción de los hábitats ante estas modificaciones, y determinar los lugares propicios para

sedimentación o puntos de degradación. Es decir se podrá saber cómo y hacia dónde se mueve o

se moverá el fluido, debido a qué elementos se agita de cierta manera, cuáles y cómo se pueden

modificar para controlar los efectos.

En el capítulo 1 se presenta las generalidades, en el 2 una revisión bibliográfica del tema, en el 3

la geografía y medio ambiente, en el 4 la Geología Territorial y local, en el 5 Sedimentología, en




el 6 Procesos efectuados para la Implementación del modelo en Hec Ras e Iber, en el 7

Escenarios-Resultados de la simulación, comparación y análisis; y finalmente en el #8 las

Conclusiones y recomendaciones.



Marlon M. Mosquera Muñoz 4 Junio/2014

1 Generalidades

1.1 Objetivos

1.1.1 Objetivo general

El objetivo principal de esta tesis es efectuar una modelación bidimensional donde se simule la

hidrodinámica del flujo de los ríos Daule y Babahoyo, y la parte inicial del estuario Guayas, y con los

resultados obtenidos efectuar un análisis somero de los posibles efectos en la morfología del sector

donde confluyen los ríos antes mencionados, específicamente en el comienzo del estuario Guayas

(incluyendo el sector del islote Palmar).

Las simulaciones a realizar serán bajo distintos escenarios y con parámetros disponibles, todo esto con

el objetivo de conocer el lugar de sedimentación actual y futuro, además de pensar en acciones para

detener o disminuir el problema de obstrucción-estrangulación sobre una parte del canal navegable del

río Daule, Babahoyo y estuario Guayas.

1.1.2 Objetivos específicos

Obtener conocimiento actualizado del comportamiento de estos cuerpos hídricos y agrupar

datos por medio de una revisión bibliográfica, en base a la información conceptual que existe de

estos cuerpos hídricos poder clasificarlo y generar una idea macro de los cuerpos hídricos

interactuantes y el entorno en estudio.

Con la base conceptual actualizada, se buscará entender el comportamiento de los flujos y del

material particulado que viaja en suspensión tanto en flujo como en reflujo en los ríos Daule,

Babahoyo y en el estuario Guayas.

Observar el comportamiento variable e invariable de las islas o islotes que interfieren en la

circulación del fluido y en la navegación.

Al entender los procesos y reacciones de los elementos interactuantes se podría predecir el

estado final que adopten en determinado tiempo o ante una condición particular y general,

establecer tiempos de depositación, y los momentos en que se produciría la resuspensión del

material particulado que se logró decantar, determinar los lugares donde se originarían surcos

por los cuales se iniciaría la circulación de flujo tanto de forma lateral como superficialmente.

Comprender los efectos que se producen al interior y en los bordes de los cuerpos hídricos en

estudio, con estos resultados se podrá establecer los lugares donde se producirían nuevos islotes

o lugares de sedimentación, se analizará las respuestas del sistema ante estos cambios




geomorfológicos, incluso se podría obtener una idea del tiempo geológico que le tomaría a este

sistema sedimentarse completamente.

Alertar a las autoridades gubernamentales competentes respecto a la importancia de monitorear

de forma constante cada uno de los cuerpos hídricos y medio ambiente interactuante, ya que las

respuestas que el estuario brinde ante cada una de los cambios espaciales y temporales

ocasionarán problemas a Guayaquil y a las ciudades, provincias, cantones o recintos que se

encuentren aguas arriba del estuario Guayas.

Obtener resultados hidrodinámico gracias a que digitalmente se puede modelar el

comportamiento o la interacción de los flujos con las superficies que los contienen y del

material particulado que viaja en suspensión. La aplicación del modelo digital bidimensional

Iber es importante ya que con los resultados se podrá entender, prever y controlar cada uno de

los problemas futuros, algo que antes no se lograba efectuar en tiempos cortos porque no se

disponía de herramientas computacionales de este tipo.

1.2 Alcances y Limitaciones del estudio

Dentro del alcance de este trabajo se considera:

Hacer uso de información registrada de forma física, digitalizarla, emplear herramientas

computacionales y crear un modelo unidimensional en HEC-RAS 4.1.0, este análisis

unidimensional que se efectuará por separado de cada uno de los ríos Daule y Babahoyo

proporcionará una salida que se convertirá en el ingreso o información de entrada para la zona

bidimensional comprendida por la confluencia de los ríos Daule, Babahoyo que luego

conforman el estuario Guayas.

En el presente estudio no se considera:

Los efectos antrópicos de disminuciones de caudal, cambios de dirección, aumento o

disminución de velocidades, incremento de cargas de sedimento generados por: implementación

de puentes vehiculares y peatonales o de ambos, la acción de la presa Daule-Peripa, descarga de

efluentes de plantas de tratamiento y dirección de flujo, descargas de piscinas acuícolas y otras

infraestructuras que existan en la actualidad, todo esto debido a que la información que se posee

no es completa, ni detallada, además de no ser continua en el tiempo.




1.3 Metodología

Se procedió con la búsqueda de información en tesis de la Universidad de Guayaquil, se solicitó y

recopiló información en entes gubernamentales de Ecuador, se descargó información desde páginas web

de entidades que poseen publicaciones Online, como por ejemplo Instituto Nacional de Hidrología y

Meteorología (INAMHI), Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR), Ministerio de Agricultura,

Ganadería, Acuacultura y Pesca (MAGAP) y otras Entidades.

Se inició el trabajo haciendo una revisión del comportamiento de los cuerpos hídricos, tanto en flujo

(descarga del río) como en reflujo ocasionado por el ingreso de marea. Luego de la exploración de

información se estableció que los efectos de las ondas de marea llegaban hasta la estación Daule en la

Capilla ubicada en Santa Lucia por el lado del río Daule, mientras que en el río Babahoyo el efecto

llegaba hasta la estación Bachillero en puente Carretero ubicada en Babahoyo.

Al determinar el alcance de los efectos de marea, se resolvió que era necesario extender el área de

estudio, efectuando un análisis unidimensional con HecRas tanto en el río Daule como en el río

Babahoyo. Para poder efectuar este estudio se generaron las cuencas (digitalizando datos existentes en

papel) de cada uno de los ríos y se los ingresó a HecRas con secciones distanciadas cada 1000 metros

aproximadamente. La simulación y análisis de cada río se lo efectuó por separado, apoyándose para este

efecto en el software HECRAS.

Para efectuar estos análisis se digitalizó parte del río Daule y del Babahoyo desde información obtenida

de documentos impresos de La Comisión de Estudios para el Desarrollo de la cuenca del río Guayas

(CEDEGE), se ingresaron las secciones transversales al software Hec Ras (ver Figura 1-1), luego de

esto se establecieron las condiciones de frontera, series de tiempo y variación de marea, aguas arriba y

aguas abajo respectivamente, se simuló con los parámetros antes descritos. Al efectuar ese ejercicio se

obtuvieron resultados de caudal-tiempo que fueron ingresados, modelados y analizados en el modelo

2D Iber v1.9.




Figura N° 1-1 Cauce y secciones del Babahoyo.

Fuente: CEDEGE, elaborado por Marlon Mosquera

Después de esta etapa preliminar de modelación del Daule en HecRas, se determinó digitalizar cada una

de las cuencas o microcuencas para establecer factores de mayoración. Se procedió de esa forma debido

a que existían microcuencas sin información en las estaciones por el efecto de marea (ver Figura 1-2), y

para disminuir la incertidumbre de los datos medidos (estaciones con registros) se efectuó la

digitalización (ver Figura 1-3). Finalmente la medición y operación entre cuencas y microcuencas hasta

obtener los factores.

Figura N° 1-2 Delimitación de cuencas y subcuencas (a)

Fuente: INAMHI, elaborado Marlon Mosquera




Figura N° 1-3 Delimitación de cuencas y subcuencas (b)

Fuente: INAMHI, elaborado Marlon Mosquera

Para obtener los factores de mayoración se calcularon las áreas, se estableció la relación de área(s) de

la(s) microcuenca(s) con la cuenca, y de la operación anterior se encontró el factor de mayoración (fm).

Con el fm se efectuó el producto contra los datos de las estaciones (caudal-tiempo) disponibles, se

obtuvieron datos incrementados y nuevamente se ingresaron aguas arriba al convertirse en una nueva

condición de frontera para la modelación unidimensional en Hec-Ras.

La información consultada, descargada y recopilada fue digitalizada, procesada, y efectuado un análisis

de las estaciones de interés dentro del área de estudio. Después de haber revisado la información con

que se contaba y de seleccionar las estaciones, se completaron ciertas series de tiempo para

posteriormente ingresarlas en la zona de estudio unidimensional en Hec-Ras.

Al finalizar todos estos ejercicios u operaciones, el resultado de los mismos fue ingresado como

condición de frontera en el modelo bidimensional Iber v1.9. Los datos de marea sirvieron como

condición de frontera aguas abajo, se realizó un calentamiento inicial de la modelación (solamente con

agua), luego de observar los resultados obtenidos en la zona de análisis 2D se ingresaron datos de

sedimentos para modelar y obtener los tiempos requeridos para alcanzar resultados.

Una vez que se conoció la cantidad de recursos requeridos para este proceso con sedimentos

suspendidos se resolvió dejar para futuros trabajos de investigación las simulaciones con los parámetros

de sedimentos y los módulos de sedimentación encendidos. Sin embargo se efectuó un análisis somero

con las velocidades y esfuerzos cortantes sobre el lecho para entender el comportamiento de las

partículas y compararlo con la variación temporal morfológica registrada.




Con los resultados obtenidos se hizo un análisis comparativo para determinar afectaciones actuales y

futuras en el flujo de descarga para el sistema hídrico general, se obtuvieron conclusiones y

recomendaciones para el manejo adecuado del recurso agua y metodologías para disminuir los

sedimentos que viajan suspendidos en estos cuerpos hídricos.

1.4 Selección del modelo

Actualmente gracias al desarrollo de la tecnología existen variedades de programas que pueden ayudar a

modelar el complicado comportamiento del material particulado que viaja en suspensión a través de los

cuerpos hídricos y de los islotes que se generan por depositación de éste. Sin embargo la validez de

estos programas está en función de cómo resuelvan las ecuaciones que representan los fenómenos. Por

esta razón unos demandan mayor importe de tiempo en modelación y otros menos, pero en general con

resultados aceptables.

Debido a la incertidumbre, complejidad y cantidad de ecuaciones, conjunto de datos e iteraciones que se

requieren realizar para obtener resultados que representen la hidrodinámica de cuerpos hídricos, hoy en

día existen muchas institutos científicos de ingeniería, instituciones educativas y particulares dedicadas

al desarrollo de softwares, todos en busca de facilitar la simulación de problemas hidrodinámicos que se

presentan en el campo de la ingeniería.

Sin embargo es bueno acotar que no se debe esperar que las condiciones hidrodinámicas que el modelo

simula resulten 100% coincidentes con los fenómenos que ocurren en la naturaleza, pero debido a que

muchos programas son actualizados y mejorados constantemente se puede obtener datos relativamente

confiables. Claro está que se depende de: la calidad y cantidad de información disponible para ingresar

en el modelo, de la experiencia, del conocimiento y criterio del usuario ante el problema que se requiera

modelar.

En la actualidad existen muchos programas para efectuar simulaciones de cuerpos hídricos, pero se debe

hacer una selección adecuada de los mismos. Para poder elegir un modelo se debe conocer aplicaciones

de éste en casos semejantes, buscar información en las páginas web o portales, efectuar consultas con

compañeros de clases o docentes respecto a los modelos que ellos hayan trabajado y sus aplicaciones.

Luego de hacer una búsqueda se podría tener una idea básica para escoger uno y para buscar la

información que se requiera ingresar al modelo, incluso examinar que ésta sea de calidad, y que se haya

registrado de forma continua o pulir la que se posea.

Entre los paquetes informáticos disponibles, existen tanto de forma gratuita como con licencia pagada.

En los softwares comerciales se brinda asistencia técnica personalizada, en los gratuitos no. En el mejor




de los casos existen programas libres que poseen buenos manuales (actualizados) y tutoriales con los

que el usuario puede iniciar a interactuar con las herramientas y ejemplos disponibles, pero en los otros

casos se debe hacer cursos para poder entender lo complicado de los lenguajes de programación y de las

interfaces de usuario.

Para escoger de forma adecuada con qué modelo realizar la simulación se usó información de la tesis de

Avendaño (2013), se complementó con información de los manuales de MIKE21 e Iber y se generó un

listado con una descripción sucinta de las herramientas o aplicaciones que cada uno posee.

1.4.1 Software disponible para modelación de cuerpos hídricos

"TELEMAC-MASCARET:

Es utilizado para simular flujo libre. Fue desarrollado por el Laboratorio Nacional de Hidráulica, en

Francia. Modela bajo algoritmos de alta capacidad basados en métodos de elementos finitos. Puede

modelar flujo unidimensional, bidimensional, tridimensional y efecto de oleaje según el módulo que se

esté usando. El código no-compilado se encuentra disponible en internet para descarga gratuita. Sin

embargo los módulos de transporte de sedimentos no se encuentran de forma gratuita.

HEC-RAS:

Modela flujo unidimensional bajo una interfaz amigable. Incluye el modelo de HEC-6, utilizado

para canales abiertos con contorno móvil. Permite simular cambios morfológicos de cauces e

inundaciones. El sistema fluvial se representa mediante secciones transversales. Muy ampliamente

usado en todo el mundo, fue desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados

Unidos. Se encuentra disponible para descargar de forma gratuita en internet.

MIKE 21C:

En Colombia, la Universidad del Norte adquirió en 2005 el modelo MIKE 21C del DHI. El

modelo utiliza la solución a las ecuaciones de Saint Venant en dos dimensiones y describe el flujo

helicoidal en las curvas del río, entre otras facultades que tiene. Permite evaluar procesos de cambios

morfológicos del cauce, erosión en riberas, socavación y el efecto de acciones de control fluvial. Es un

programa que está principalmente enfocado en la hidráulica de ríos y sus cambios morfológicos, por lo

que no hace mucho énfasis en zonas afectadas por costas. No se puede obtener gratuitamente y requiere

de un curso de capacitación para utilizarlo. "(Avendaño, 2013)

MIKE 21:

Es una herramienta poderosa usada para modelar costas y áreas marinas como estuarios. Simula con

buena precisión procesos biológicos, químicos y físicos. Fue desarrollado por DHI y al igual que MIKE




21C, no se puede obtener de manera gratuita.

IBER:

Fue desarrollado por el Grupo de Ingeniería del Agua y del Medio Ambiente, GEAMA (Universidad de

A Coruña, UDC) y el Instituto FLUMEN (Universitat Politècnica de Catalunya, UPC, y Centro

Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería, CIMNE).

Entre las muchas ventajas que presenta este programa, en resumen las principales son las siguientes:

Resuelve las ecuaciones de aguas someras promediadas en profundidad, también conocidas como

ecuaciones de St. Venant bidimensionales, éstas asumen una escala espacial vertical mucho más

pequeña que la horizontal, lo cual permite suponer una distribución de presión hidrostática. Al mismo

tiempo se considera un campo de velocidad relativamente homogéneo en profundidad. Estas 2 hipótesis

se cumplen de manera razonable tanto en ríos como en zonas litorales o estuarinas, haciendo posible la

utilización de este tipo de modelo de aguas someras en el estudio de los mismos.

El modelo Iber consta actualmente de 3 módulos de cálculo principales: un módulo hidrodinámico, un

módulo de turbulencia y un módulo de transporte de sedimentos. Todos los módulos trabajan sobre una

malla no estructurada de volúmenes finitos formada por elementos triangulares o cuadriláteros.

En el módulo hidrodinámico, que constituye la base de Iber, se resuelven las ecuaciones de aguas

someras bidimensionales promediadas en profundidad conocidas como 2D Shallow Water Equations

(2D-SWE) o ecuaciones de St. Venant 2D.

El módulo de turbulencia permite incluir las tensiones turbulentas en el cálculo hidrodinámico,

pudiéndose utilizar para ello diferentes modelos de turbulencia para aguas someras con diferente grado

de complejidad.

En la versión actual (1.9) se incluyen un modelo parabólico, un modelo de longitud de mezcla y un

modelo k-e. El módulo de transporte de sedimentos resuelve las ecuaciones de transporte de fondo y

transporte turbulento en suspensión, calculando a partir del balance de masa de sedimento la evolución

de la cota de fondo.

http://www.geama.org/hidraulica

http://www.cimne.upc.es/




El recurso temporal e informático requerido para ejecutar el modelo es mucho menor comparado con

otros programas, pues los modelos 3D generarían resultados con mucha mejor resolución, pero se

debería invertir mayor recurso informático y tiempo en la modelación.

Iber se encuentra disponible desde el año 2010, con versiones mejoradas que van desde la 1.7 hasta la

que se encuentra actualmente disponible (versión 2.0). En este modelo cada vez se incrementa una

herramienta o se mejoran las anteriores, y otro beneficio es que los usuarios crean rutinas que mejoran

el proceso o lo aceleran y las proporcionan por medio de la página web del software para que el resto de

beneficiarios registrados puedan hacer uso de las mismas.

Evidentemente la modelación hidráulica es mucho más rápida comparada con la morfológica. Por esta

razón al intentar representar los procesos sedimentológicos en un software 3D se requeriría mucho más

tiempo comparado con uno 2D, aunque un programa 3D posea un módulo acelerador o factor para

apresurar los procesos morfológicos.

Se acota que se intentó modelar el sector de estudio con un programa 2D comercial, pero se presentó

una serie de inconvenientes en la generación de la malla, pues aparentemente se generaba la malla, pero

al cerrar el menú donde fue creado e intentar visualizar la misma, ésta no existía. Sumado a esto hubo

momentos en que el programa se inhibió. Haciendo un balance y tratando de evitar la incertidumbre que

estos problemas ocasionarían en el estudio, se buscaron otras opciones y se llegó a la herramienta Iber.

La ventaja que posee Iber respecto a otros programas 2D, es que se puede utilizarse en idioma español o

inglés. Para cambiar de idioma hay que acceder al menú Utilidades > Preferencias. Al tener esta ventaja

no habría el problema de discordancias de interpretación en la traducción de alguna función o

herramienta, además ayudaría a instruir más fácilmente a usuarios de habla hispana.

La presentación de las herramientas del Iber es efectuada en una sola pantalla, es decir que la interfaz

gráfica de usuario conocida también como GUI proporciona un entorno visual sencillo y más amigable,

facilitando la interacción con el usuario y las herramientas del programa, y por ende las instrucciones se

transforman más rápidamente en códigos de programación para iniciar la comunicación con el sistema

operativo de la computadora.

Iber puede lanzar un cálculo paralelo con el número de procesadores que se desee. Si se indica un

número de procesadores mayor al existente Iber utilizará el máximo de procesadores posibles. Ésta




funcionalidad dependerá del tipo de computadora que se use en la simulación y de las características del

mismo.

1.4.2 Modelo seleccionado para la simulación

Dependiendo de la naturaleza del sistema a modelar, la información existente y los resultados

esperados, es posible escoger entre modelos uni, bi y tridimensionales para la resolución de un

problema. Sin embargo después de descartar unos programas y analizar los softwares disponibles, y sus

ventajas-desventajas, para la simulación en este estudio se optó por seleccionar un modelo que permita

el uso de la mayor cantidad de procesadores, que considere dentro de la simulación los efectos de

marea, que sea bidimensional y gratuito.

Debido a las características del problema que se necesita modelar y analizar, menor tiempo de

simulación, más todas las ventajas que se han descrito que proporciona Iber y los recursos disponibles

se prefirió usar el modelo Iber, el cual puede ser descargado gratis desde la página web:

http://iberaula.es/web/user.php?action=new.

1.4.3 Estudios semejantes efectuados con el modelo Iber

Se pudiese enumerar una larga lista de situaciones en las que se usó el programa Iber para simular

cuerpos hídricos, sin embargo se buscó y seleccionó las más relevantes y semejantes en cuanto a

condiciones hidráulicas. Resultado de esta búsqueda se puede mencionar: el estuario Crouch (Reino

Unido), la ría de O Barqueiro (Galicia), el río Lérez en la desembocadura de la ría de Pontevedra, río

Segre en la cola del Reservorio de Ribarroja, Modelación de la Planta de Efluentes Líquidos de la

Central Eléctrica de As Pontes, funcionamiento hidráulico del río Fluvià, estudio de las obras previstas

en el puerto de Tarragona, estudio mediante modelo matemático del meandro de Quinzanas en el río

Narcea-Asturias, Estabilidad del lecho en una playa fluvial en el río Lérez (Pontevedra).




2 Estado del arte y Marco Teórico

2.1 Estado del arte

Se aclara que el estado del arte que se describe a continuación contiene información que se obtuvo de la

tesis de Cuervo (2012) y del Manual de referencia hidráulico de Iber.

La modelación de la propagación de avenidas en ríos requiere resolver las ecuaciones del flujo variable

del agua en lámina libre o ecuaciones de Saint Venant. Estas ecuaciones se deducen a partir de las leyes

físicas de conservación que rigen el flujo de un fluido en general. Para un fluido incompresible e

isótropo, como el agua, se obtienen las ecuaciones de Navier Stokes para el movimiento instantáneo, y

de ellas se deducen, considerando variables medias en el tiempo, las ecuaciones de Reynolds. Su

resolución exigiría una discretización tridimensional del dominio de estudio y el esquema numérico

sería complejo, pero sobre todo muy costoso computacionalmente.

Las características del flujo de agua en cauces naturales permiten simplificar estas ecuaciones generales,

de modo que de las ecuaciones de Reynolds, integrando en la profundidad y por lo tanto eliminando la

dimensión vertical, se obtienen las ecuaciones de Saint Venant en dos dimensiones, válidas cuando el

flujo que se quiere analizar presenta carácter bidimensional, con variaciones de velocidades verticales

pequeñas, pendientes del fondo del cauce suaves y en general predominio de las dimensiones

horizontales sobre la vertical.

Cuando el movimiento del flujo en cauces naturales o artificiales presenta un marcado carácter

unidimensional, se pueden obtener las ecuaciones de Saint Venant en una dimensión. Dichas ecuaciones

representan correctamente el movimiento no permanente en lámina libre en este tipo de cauces (E.

Bladé, M. Sánchez, H. P. Sánchez, D. Ñiñerola, M. Gómez, 2009).

Para el análisis de las ecuaciones de Saint Venant en dos dimensiones, se han desarrollado los esquemas

bidimensionales. En estos se hacen diferentes aproximaciones de acuerdo al tipo de problema a estudiar,

es decir de acuerdo al tipo de fuerzas determinantes del movimiento del agua y a las variables que

interese conocer (E. Bladé y M. Gómez, 2006).

2.1.1 "Esquemas Unidimensionales




Para intentar resolver las ecuaciones de Saint Venant en una dimensión, se han utilizado diferentes

esquemas numéricos, algunos de los cuales usan las ecuaciones completas y otros realizan

simplificaciones en las cuales se desprecian los términos con menor contribución.

2.1.1.1 Esquemas unidimensionales para resolver las ecuaciones simplificadas de Saint Venant

Entre estos esquemas se encuentran los métodos hidrológicos, que desprecian la ecuación del

movimiento (entre los cuales destaca el método de Muskingum), el método de la onda cinemática, que

sólo considera el término de fricción y de la pendiente de fondo en la ecuación del movimiento, el

método de la onda difusiva que incluye además los términos de presión, y el método de la onda

dinámica cuasi-permanente, que tan solo desprecia el término de la aceleración local.

2.1.1.2 Esquemas unidimensionales para resolver las ecuaciones completas de Saint Venant

(métodos de la onda dinámica)

Método de las características: tienen un gran significado físico, ya que aprovecha las propiedades físicas

de transmisión de la información en el espacio y el tiempo. Necesita incrementos de tiempo de cálculo

muy pequeños y discretizaciones espaciales también reducidas. Presenta inconvenientes a la hora de

representar flujo rápidamente variable para el cual pueden aparecer discontinuidades en la solución,

aunque puede utilizarse tanto para régimen lento como para régimen rápido. Puede servir para canales

prismáticos, pero su aplicación para canales no prismáticos y de geometría irregular es de una enorme

complejidad y resultados poco fiables, por lo que no son adecuados, ni han sido utilizados, para cauces

fluviales." (E. Bladé y M. Gómez, 2006)

Métodos de diferencias finitas (MDF): estos pueden clasificarse en explícitos o implícitos, todo depende

como encuentre la solución con el paso del tiempo. Puede hacerlo de forma secuencial punto por punto

sobre la malla de discretización espacial de dominio, u otra forma es resolver en cada momento de

forma simultánea todos los puntos de la malla.

Los MDF explícitos más utilizados han sido: difusivo o esquema de Lax-Friedrichs, esquema Leap-

Frog, esquema de McCormack y esquema Lambda. El problema con éstos es que se requiere de Δt muy

pequeños para cumplir la condición de estabilidad de Courant, por ende los tiempos de simulación y los

costos computacionales serán mayores.

Entre los métodos en diferencias finitas implícitos se destaca el esquema de Preissmann, muy utilizado

en ríos. Dicho esquema proporciona resultados muy precisos en régimen lento, y permite utilizar




grandes incrementos de espacio y de tiempo. Se ha utilizado también para flujo rápidamente variable,

aunque en este caso el incremento de tiempo debe reducirse hasta valores similares a los de los

esquemas explícitos para representar las discontinuidades.

Método de los elementos finitos (MEF): Método que da óptimos resultados para ecuaciones elípticas o

parabólicas, mientras que las ecuaciones de Saint Venant forman un sistema hiperbólico. Necesita un

elevado consumo de tiempo de cálculo y la integración temporal se debe hacer con diferencias finitas

por lo que para el caso unidimensional no es muy recomendado (E. Bladé y M. Gómez, 2006).

2.1.2 Esquemas Bidimensionales

Utilizados para describir fenómenos naturales como la anegación de una gran llanura de inundación, la

confluencia de dos cauces, el flujo en un cauce ancho e irregular y en general todos aquellos sistemas en

los cuales se presente un movimiento del flujo de agua en dos dimensiones. Para la resolución de las

ecuaciones de Saint Venant en dos dimensiones también se han utilizado los métodos de: las

características, MDF, MEF, además de los anteriores se ha utilizado la técnica de discretización en

volúmenes finitos.

Los esquemas numéricos clásicos bidimensionales, como los referidos anteriormente, también sufren

problemas de discontinuidad en la solución cuando se presenta flujo rápidamente variable (resaltos

hidráulicos, frentes de onda, entre otros) por lo que en los últimos años se ha realizado un considerable

esfuerzo para conseguir esquemas bidimensionales de alta resolución, como el método de los

volúmenes finitos.

Este método toma las ventajas tanto de las diferencias finitas como de los elementos finitos. Partiendo

de la forma integral de las ecuaciones en forma conservativa, las discontinuidades se representan sin

ninguna técnica especial a la vez que se conserva la masa y la cantidad de movimiento (E. Bladé y M.

Gómez, 2006).

2.1.3 Descripción de los Modelos Utilizados: Iber (Bidimensional) y HEC-RAS

(Unidimensional) para el Análisis de los cuerpos hídricos que conforman el sistema a

estudiar

A continuación se presenta una descripción de los modelos utilizados en este estudio HEC-RAS

(unidimensional) e Iber (bidimensional), el primero usado para ingresar los hidrogramas como datos de

entrada aguas arriba, así mismo integrar la condición de marea como dato de contorno aguas abajo.




De este análisis 1D realizado para cada río con el software HEC-RAS se determinaron los caudales vs

tiempo a la salida de cada tramo unidimensional. Luego esta información de salida fue ingresada a la

entrada de cada río para el análisis en la zona bidimensional, así como también el ingreso de la marea en

la zona estuarina del Guayas (condición de contorno aguas abajo).

2.1.3.1 Modelo unidimensional River Analysis System HEC-RAS

2.1.3.1.1 Esquema de cálculo

El Hydrologic Engineering Center - River Analysis System (HEC-RAS) es un modelo unidimensional

que permite ejecutar análisis hidráulicos del flujo de agua en lámina libre en régimen permanente y no

permanente.

Para el análisis hidráulico en régimen permanente, HEC-RAS es capaz de realizar cálculos de los

perfiles de la superficie del agua en flujo gradualmente variado. Los perfiles de la superficie del agua

pueden ser calculados en régimen subcrítico, supercrítico y mixto. Los perfiles de la lámina de agua se

calculan de sección en sección resolviendo la ecuación de energía por medio del procedimiento iterativo

del Paso Estándar (U.S. Army Corps of Engineers, 2010).

Para el cálculo del perfil de la lámina de agua en régimen variable, HEC-RAS resuelve las ecuaciones

de Saint Venant en una dimensión, que consiste en un sistema en derivadas parciales formado por la

ecuación de continuidad y la de conservación de la cantidad de movimiento. Para la solución de las

ecuaciones HEC-RAS utiliza el esquema de Preissmann o esquema de los cuatro puntos. Dicho

esquema implícito en diferencias finitas es utilizado por varios programas comerciales (ver Figura 2-1).

De acuerdo con E. Bladé, et al , 2009, con en este esquema se aproxima una función f (x, t) cualquiera

en un cierto punto P de (x, t) como:

𝑓(𝑥, 𝑡) = 𝜃[𝛹𝑓𝑗+1𝑖+1 + (1− 𝛹)𝑓𝑗

𝑖+1] + (1 − 𝜃)[𝛹𝑓𝑗+1𝑖 + (1 − 𝛹)𝑓𝑗

𝑖]

Para las derivadas espaciales y temporales, respectivamente:

𝜕𝑓

𝜕𝑥= 𝜃

𝑓𝑗+1𝑖+1 − 𝑓𝑗

𝑖+1

𝛥𝑥𝑗+ (1− 𝜃)

𝑓𝑗+1𝑖 − 𝑓𝑗

1

𝛥𝑥𝑗

𝜕𝑓

𝜕𝑥= 𝛹

𝑓𝑗+1𝑖+1 − 𝑓𝑗+1

𝑖

𝛥𝑡𝑖+ (1 − 𝛹)

𝑓𝑗𝑖+1 − 𝑓𝑗

1

𝛥𝑡𝑖




El parámetro θ localiza el punto P de aproximación de las derivadas en el tiempo, mientras que el

parámetro Ψ lo hace en el espacio. En régimen subcrítico habitualmente se utiliza Ψ= 0.5 y θ = 0.6; en

este tipo de régimen el método es incondicionalmente estable para 0.5 ≤ θ ≤ 1.0.

Figura N° 2-1 Esquema de Preissmann o de los cuatro puntos.

Fuente: FLUMEN

Aplicando este esquema a las ecuaciones de Saint Venant para un tramo de cauce dividido en N

secciones, en cada una de las cuales hay dos incógnitas (caudal Q y profundidad y), se obtienen 2(n-1)

ecuaciones. Se requieren por lo tanto otras dos ecuaciones, una en el extremo aguas arriba del tramo y

otra en el extremo aguas abajo, para poder resolver el sistema. Estas dos ecuaciones pueden ser o bien

las condiciones de contorno (caudal o hidrograma de entrada, nivel dado de la superficie del agua, entre

otras), o en caso de nodos donde confluyen tres canales, la ecuación de conservación de la energía. Para

resolver el sistema de ecuaciones en el río y en las llanuras de inundación, en cada intervalo de tiempo,

son necesarias unas condiciones iniciales, que pueden ser un caudal o una cota de la lámina de agua.

Debido a que el método de Preissmann presenta inestabilidades en la solución de la ecuación de

momentum cuando la profundidad se encuentra en valores iguales o cercanos a la profundidad crítica,

HEC-RAS implementó el algoritmo Local Partial Inertia (LPI). Este algoritmo introduce un factor de

reducción (s < 1) a los términos inerciales de la ecuación de cantidad de movimiento, eliminando los

términos de aceleración de dicha ecuación que son los que producen la inestabilidad (FLUMEN)

2.2 Marco teórico

Con el propósito de representar de forma secuencial el marco teórico, se lo ha la dividido en tres

secciones que son: marco conceptual, ecuaciones gobernantes y aspectos numéricos de la modelación

computacional.

Después de entender los alcances de la modelación matemática de cada uno de los softwares aplicado

para cada caso de estudio, se pueden construir las ecuaciones gobernantes del modelo matemático a

utilizarse (Iber), todo esto con el fin de aproximar el resultado de lo modelado lo más real posible.




Los axiomas con conocimientos y aspectos de la hidráulica de ríos y costas, geomorfología fluvial y

marítima, y sedimentología serán descritos en el marco conceptual.

El marco conceptual describe información estudiada en los manuales tanto básico como el de

referencia hidráulico del usuario de Iber, tesis de Avendaño y en el Manual de Ingeniería de ríos de la

UNAM. Los manuales contienen todas las ecuaciones gobernantes y los aspectos numéricos de la

modelación computacional, éstas serán descritas en las secciones 2.3 y 2.4 e n e ste acápite.

2.3 Marco conceptual

2.3.1 Definición de Flujos

Flujo Permanente: Es aquel donde las características hidráulicas del flujo como la profundidad,

presión y velocidad, no varían con el tiempo;𝑑𝑦

𝑑𝑡= 0 Ec. 2-1

Flujo No-Permanente: Las características del flujo descritas en la definición anterior varían respecto

al tiempo; 𝑑𝑦

𝑑𝑡≠ 0 Ec. 2-2

Flujo Uniforme: Las características hidráulicas del flujo no cambian de una sección a otra (en el

espacio), por lo que las líneas de corriente son paralelas; 𝑑𝑦

𝑑𝑥= 0 Ec. 2-3

Flujo Variado: Las características hidráulicas del flujo cambian de una sección a otra (en el espacio),

por lo que las líneas de corriente no son paralelas 𝑑𝑦

𝑑𝑥≠ 0 Ec. 2-4

Flujo Unidimensional: Las características del flujo varían como función de una sola coordenada

curvilínea en el espacio, por lo que las características hidráulicas en cada sección transversal están

promediadas.

Flujo Bidimensional: El flujo se representa mediante planos paralelos, unos sobre otros, las

características hidráulicas no varían entre planos. La variación de éstas se da en las direcciones

paralelas al plano. En modelos hidráulicos esto quiere decir que son de profundidad promediada.




Flujo Tridimensional: La variación de las características hidráulicas del flujo se da en todas las

dimensiones del espacio. En los modelos hidráulicos representa a los flujos helicoidales que se dan en

las curvas.

2.3.2 Principios Fundamentales y sus Ecuaciones

Principio de Continuidad: Expresa el concepto de la conservación de la masa donde se establece que

la diferencia de la masa de fluido que entra y sale a una región espacial es el cambio en la masa

fluida a través de la región espacial en un determinado tiempo. Para fluidos incompresibles:

Q = A1v1 = A2v2 Ec. 2-5

Principio de Conservación de Cantidad de Momentum Lineal: Se utiliza para evaluar fuerzas en

interacción entre fluido y sólido. El flujo de cantidad de movimiento lineal que entra o sale de un

volumen de control es igual a la suma vectorial de todas las fuerzas (internas o externas) que

actúan sobre el mismo volumen de control en un instante de tiempo. Para un fluido incompresible y un

volumen de control finito:

FP + F + FC

=ɣ

g∑βQυ Ec. 2-6

En donde la parte izquierda de la ecuación contiene las resultantes entre las fuerzas internas y externas actuantes en el volumen de control. La parte derecha de la ecuación representa la componente inercial. El coeficiente de Boussinesq (β) es un factor de corrección que tiene en cuenta que las velocidades que se utilizan no son puntuales ya que la distribución no siempre se conoce.

Principio de Conservación de Energía: Expresa el concepto de la conservación de la energía donde

ésta se expresa en unidad de longitud:

Z1 + Y1 + α1

V12

2g= Z2 + Y2 + α2

V22

2g+ hf

Ec. 2-7

En donde 𝑧1 es la carga de posición respecto al plano de referencia, Y es la carga de presión, v es la

carga de velocidad, α es el coeficiente de coriolis y ℎ𝑓 es la pérdida de carga.

2.3.3 Procesos Fluviales y Marinos

Erosión, Sedimentación y Estado en Equilibrio: Se da el proceso de la erosión cuando el nivel base




del fondo del río desciende, también conocido como degradación, o cuando alguna de las márgenes se

desplaza hacia tierra. Inversamente se presenta el proceso de la sedimentación, que es cuando el nivel

del fondo asciende, conocido también como agradación, o cuando alguna de las márgenes se desplaza

hacia adentro del río. El estado de equilibrio se alcanza cuando el perfil medio del fondo y las márgenes

no cambian durante una ventana temporal definida.

El fenómeno de la erosión puede presentarse de manera natural o antrópica.

Socavación: Es el efecto de la acción erosiva del flujo de agua que erosiona y acarrea el material del

lecho y de las bancas.

Transporte de Sedimentos: El transporte total de sedimentos de un cauce está compuesto por la carga

en suspensión y la carga de arrastre.

La carga en suspensión se conforma principalmente por la carga de lavado que son limos y arcillas

(≤63 μm) que provienen de la cuenca y por el transporte de arenas en suspensión que pertenecen al

lecho del río pero pueden ser levantadas por las fuerzas ascensionales y trasladadas de lugar.

La carga de arrastre está compuesta por los sedimentos que son arrastrados en el lecho del río, que

pueden desplazarse por saltación o más importante por rodamiento y deslizamiento. Para el caso de

estudio la mayor parte del sedimento viaja en suspensión, y éstos son: limos, arenas y arcillas.

Oleaje: Pueden ser producidas por la brisa, los sismos o por los efectos gravitacionales del sol y la luna.

Aquellas producidas por sismos son las más devastadoras que se generan en el mar profundo y son de

gran longitud. Las ocasionadas por el sol y la luna son olas de marea las cuales son predecibles en

magnitud y tiempo. Las olas ocasionadas por la brisa son aquellas que viajan a través del mar en

los denominados "trenes" o "swell", y pueden variar en tamaños y periodo. Estas últimas dependen del

"fetch" (área sobre la cual sopla el viento), la dirección y la magnitud de la brisa.

Es importante caracterizar las olas que llegan a la costa en caso de que hayan estructuras que estén

sometidas al incesante golpe de éstas. Se debe determinar la amplitud, periodo y dirección de la ola

significativa del swell. Es posible también calcular las pérdidas de energía según la distancia que

llevan recorrida las olas y las modificaciones por refracción y difracción son también predecibles.

(UMSNH, 2005)




Cambios morfológicos en el islote Palmar a través de los años

"El Instituto Oceanográfico de la Armada (INOCAR), a través de levantamientos hidrográficos, ha

venido efectuando un seguimiento de los cambios morfológicos que ha experimentado el "bajo" o islote

de la desembocadura del río Daule a través de los años. Estos cambios, representados en la Carta-IOA-

1072 de los años: 1977; 1982; 1986; 1992 y; 1999, se iniciaron con dos barras pequeñas, tal como se

aprecia en la Figura 2-2, las mismas que han ido acrecionando hasta alcanzar el tamaño que ahora tiene

el islote. En la Figura 2-2 se aprecia que la pequeña barra norte acrecionó considerablemente, en

contraste con la del lado sur que disminuyó su tamaño; pero posteriormente este acrecimiento del islote

continuó hasta que se unieron las dos barras.

También se aprecia un "bajo" que se formó en la orilla entre los sectores denominados "Gas y Silos", el

mismo que no aparece en la figura, debido a que fue erosionado. También se debe señalar el "bajo" del

río Babahoyo, presente en la figura, pero que tampoco aparece porque también fue erosionado. Por

último, la comparación de las figuras permite apreciar que aproximadamente en ese periodo (1992-

1999) se erosionó el extremo norte del islote, pero en cambio aumentó su dimensión ya que se volvió

más ancho.

Todos los cambios morfológicos que han sido señalados confirman que en el islote, así como en el resto

del área de estudio, se han producido periodos de acreción y erosión, pero siempre ha predominado el

primero, lo cual es evidenciado por las dimensiones que está alcanzando el islote. Este acrecimiento del

islote está disminuyendo la anchura, así como la profundidad en el canal de navegación de ese sector

del río Daule, amenazando las edificaciones ubicadas en el área de la Base Naval Norte y sectores

aledaños (frente al islote), ya que en una " crecida " del río por lluvias torrenciales, esta gran cantidad de

agua acumulada, para compensar el espacio perdido, podría atravesar en forma violenta este sector,

erosionando el fondo, así como la orilla del islote, por estar conformado de material suelto, es decir, no

consolidado, habiendo la posibilidad de que también afecte la orilla donde hay edificaciones. Aunque,

con toda seguridad, el río siempre se abrirá paso socavando el islote porque, como ya se señaló, está

constituido por material suelto, es decir, de fácil erosión." (SOLEDISPA, 2002)

Hay que señalar que también se está produciendo sedimentación en el sector comprendido entre el islote

y la ciudadela La Puntilla. En la última inspección que se efectuó al área de estudio (Febrero de 2002),

un "bajo" en el río Babahoyo, ubicado junto a la ribera de la ciudadela La Puntilla, había acrecionado

considerablemente, ya que en bajamar de sicigia se apreciaba una larga playa arenosa.




Figura N° 2-2 Carta-IOA-1072

Fuente: FLUMEN

2.3.4 Definiciones de cuerpos hídricos con influencia marina y tipificación del que se estudia

2.3.4.1 Importancia de la definición y tipificación

La importancia de estudiar estos cuerpos hídricos en la presente tesis radica en que en ellos ocurre un

intercambio de agua con menor concentración salina ("dulce") y con mayor concentración salina

("salada"), transporte de sedimentos finos en suspensión, nutrientes, organismos planctónicos y

contaminantes.

Tanto desde el punto de vista geomorfológico como químico-biológico, las entradas de marea (tidal

inlets) juegan un rol muy importante dentro del sistema hidrodinámico por ser la vinculación entre el

océano abierto y las cuencas interiores. Las gargantas son las partes más profundas y angostas de los

canales de marea donde el flujo de agua se modifica incrementando su velocidad. Ello ocasiona la

remoción de los sedimentos inconsolidados del fondo, dejando sólo los más gruesos o directamente la

exposición de la roca o sedimentos cohesivos antiguos. (Davis & Fitzgerald, 2004).

Existen muchas definiciones de cuerpos hídricos con influencia de mareas, pero varias de éstas se

contraponen a la clasificación conceptual que le da cada uno de los autores a estos cuerpos hídricos, ya

que las categorizaciones no poseen base científica para determinar los parámetros que debe cumplir una

u otra para clasificarse y adoptar un nombre.

En la actualidad se tiene una diversidad de criterios para definir y clasificar los cuerpos hídricos con

influencia de marea, ya que tienen diferentes formas y tamaños, por lo que se denominan: bahías,

lagunas, puertos, ensenadas o canales.




Sin embargo no todos los cuerpos hídricos con influencia de marea y designados con estos nombres son

necesariamente estuarios, por lo que a continuación se presentan ciertos criterios para diferenciar y

establecer la denominación del cuerpo hídrico en estudio. Para tal efecto varios conceptos referidos a

continuación fueron tomados del libro Geomorfología de Gutiérrez (2008).

2.3.4.2 Llanuras de lodo, marismas y manglares

"Estas morfologías se desarrollan en zonas intermareales y básicamente en costas con oleaje de

moderada y baja energía (Figura 2-3). Las áreas intermareales están constituidas en gran parte por

depósitos de arena o lodo, que se denominan llanuras de arena (sandflats) o llanuras de lodo (mudflats)

y también se conocen genéricamente como llanuras mareales. Tienen una inclinación muy pequeña

hacia el mar. Por lo general, limitan con tierra firme y se extienden desde el nivel de marea alta hasta el

nivel de marea baja y están surcadas por una red de canales. Cuando las plantas que toleran la sal

(halófilas) colonizan estas llanuras intermareales, se desarrollan marismas y manglares sobre todo en las

partes más elevadas (Bird, 2000). Las llanuras de lodo, marismas y manglares ocupan una gran

extensión y están asociadas con amplias bahías, deltas, estuarios, barreras de arena y áreas de mar

abierto. Estas morfologías planares son importantes porque contienen ecosistemas muy productivos y

además el estudio de sus sedimentos proporciona reconstrucciones paleoecológicas y paleoambientales

(Woodroffe, 2002)" (Gutiérrez, 2008)

Figura N°2-3 Llanura intermareal y canales mareales. Cabecera de la Ría de Vigo.

Arcade (provincia de Pontevedra) Fuente: Gutiérrez, 2008

"Las fuentes de sedimentos (arena, limo, arcilla y materia orgánica) proceden de la erosión costera, del

fondo marino y de los aportes fluviales (Pethick, 1984). Las partículas se movilizan fundamentalmente

en suspensión y se depositan principalmente en la zona intermareal. Los depósitos de grano muy fino

son resistentes a la erosión, debido a su cohesión y pueden denudarse parcialmente en el transcurso del




flujo y reflujo de las mareas.

Las llanuras de lodo no son del todo planas sino que pueden presentar un perfil débilmente convexo,

que indica un predominio de la acreción, mientras que si el perfil es suavemente cóncavo se interpreta

como que predomina la erosión. El lodo presenta una mayor cohesión que la arena y requiere

velocidades de flujo importantes para que se erosione (Hjulström, 1935). Las etapas de acreción

alternan con fases de erosión a cualquier escala de tiempo y dependen del suministro de sedimentos y

del intervalo mareal, ya que erosionan en otoño e invierno y se produce acreción en primavera y verano.

También quedan registrados en los sedimentos cambios de este tipo en periodos mayores de tiempo.

Las marismas (salt marshes) son llanuras de lodo con navegación halófila y los procesos dominantes

son distintos. Son características de zonas templadas y no existen en latitudes polares. Con frecuencia

están cerradas por flechas y barreras (Figura 2-4)." (Gutiérrez, 2008)

Figura N°2-4 Marismas y canales mareales al abrigo de una isla barrera. Long Island (New York). Costa noreste de

Estados Unidos.

Fuente: Gutiérrez, 2008

"Las superficies de las marismas son más altas y se inundan con menos frecuencia, en la mayoría de los

casos por las mareas vivas de mayor amplitud. Las mayores diferencias con las llanuras de lodo se

deben a la cubierta de vegetación (Salicornia, Juncus, etc.) y a la intrincada red de canales que cubren la

mayoría de las marismas.

Una gran cantidad de sedimentos quedan atrapados por las plantas y el flujo está dominado por la

densidad de vegetación (Neumeier y Ciavola, 2004). Esta produce materia orgánica que se mezcla con

los sedimentos inorgánicos.

Durante la primaveray el verano la salinidad de las aguas de marea es alta y da lugar a un aumento de la

floculación. En las marismas también se reconocen pequeñas charcas salinas (salt pans), que pueden ser




áreas sin vegetación o restos de canales abandonados en los que precipitan las sales por evaporación.

Los manglares están constituidos por arbustos y árboles halófilos (del orden de 50 especies), que se

desarrollan en la parte superior de la zona intermareal, sobre litorales de estuarios y lagoons y en costas

al abrigo de un fuerte oleaje, como bahías o ensenadas o a sotavento de promontorios, islas o arrecifes

(Guilcher, 1979). Se encuentran en áreas tropicales. Los troncos y sus sistemas de raíces retuercen y

proporcionan una resistencia a la erosión parecida a las pequeñas plantas de las marismas. También

tienen una red de canales. La anchura de la franja de manglares aumenta con el intervalo mareal,

pudiendo alcanzar varios kilómetros en costas macromareales." (Gutiérrez, 2008)

2.3.4.3 Estuarios

Estuarios:

De acuerdo a Pritchard Donald W. (1967): "estuario es un cuerpo o masa de agua costera semi-

encerrada, el cual tiene una conexión libre al mar abierto, y dentro de la cual es medible la dilución del

agua de mar con agua dulce proveniente del drenaje de terrenos o cuencas.

Considerando principalmente el requerimiento de que el estuario sea "un cuerpo o masa de agua costera

semi-encerrada" implica que su patrón de circulación en el estuario es influenciado considerablemente

por las fronteras laterales. Este control del movimiento de agua debido a los límites laterales es una

característica importante de un estuario y debería ser tomado en cuenta en la definición.

Además, la definición establece que el estuario es una característica costera y por lo tanto limita en

cierta medida el tamaño de los cuerpos en consideración. La intención es que el estuario sea parte de la

costa, pero no forme parte de la línea de costa. "

Evidentemente el uso de las restricciones anteriores conlleva a decisiones arbitrarias, debido a esta

razón Pritchard excluye al Mar Báltico, el adyacente Golfo de Botnia y el de Finlandia, ya que

constituyen o forman la línea de costa en lugar de ser una característica de la línea de costa. El

significado físico de estas restricciones es que los límites laterales de dichos cuerpos hídricos

relativamente grandes son menos importantes para la cinemática y la dinámica de movimiento del agua

de lo que son en un verdadero estuario.




De esta forma se diferencia un estuario de cuencas de mayor tamaño como el mar, una bahía o un golfo.

El siguiente requisito de la definición (Pritchard, 1967), el de "una conexión libre con el mar abierto”, es

incluida para indicar que la comunicación entre el océano y el estuario debe ser adecuada para permitir

el intercambio de agua, sal, y la transmisión de la energía de la marea permanentemente, para todo

estado de marea y durante todas las estaciones del año.

Finalmente, que la dilución de agua de mar sea medible significa que la salinidad en el interior del

estuario debe ser menor que en el océano adyacente; es decir que el volumen de agua dulce que ingresa

por afluentes y precipitación es mayor que el que se pierde por evaporación en el mismo lapso de

tiempo.

Con anterioridad Pritchard (1967) usó la terminología, hoy desechada, de: estuario Positivo para aquel

en que el volumen de agua dulce que ingresa es mayor que el que se pierde (salinidad interior menor

que en el océano); y estuario Negativo o Inverso para aquel en que ocurre lo contrario (salinidad en el

interior mayor que en el océano). Actualmente se denomina al primer caso como "cuenca estuarina" y al

segundo como "cuenca no-estuarina"

Fischer (1976) comenta al respecto que la definición de Pritchard excluye a lagunas no-estuarinas que se

comportan similarmente a las estuarinas en cuanto a procesos de mezcla y dispersión; agregando,

frívolamente, que no es fácil identificar los estuarios porque son como la "pornografía", difíciles de

definir pero fácilmente reconocibles cuando los vemos.(citado en Salvador Farreras 2006)

Dalrymple, Zaitlin, y Boyd (1992) lo definen como “la parte hacia el mar de un sistema de valle

inundado que recibe sedimentos tanto marinos como fluviales y que tienen facies influenciadas por el

oleaje, las mareas y los procesos fluviales.”

Un estuario (Figura 2-5) es la parte hacia el mar de un sistema de valles sumergidos que reciben

sedimentos de fuentes fluviales y marinas y que tienen facies influenciadas por procesos mareales, del

oleaje y fluviales (Dalrymple et al., 1992a). Los valles de la costa se vieron inundados por la

Transgresión Flandriense y el mar se estabilizó hace unos 6000 años. Desde entonces los estuarios se

han ido rellenando e incluso por progradación han originado abanicos-delta (fan-delta). El río Vélez

(Málaga) fue convertido en estuario durante la Transgresión Flandriense, que penetraba tierra adentro.

Posteriormente comenzó el relleno con una tasa de 1-2 m por cada milenio. Restos arqueológicos




indican que los asentamientos fenicios (650 a. C.) se situaban por encima del nivel actual del valle. A

finales del siglo XV los navíos de los Reyes Católicos remontaron el estuario unos 5 km para sitiar la

población de Vélez-Malaga. Tras la expulsión de los moriscos se produjo un gran incremento de la

sedimentación producido por deforestación y erosión de los suelos. Los depósitos de los siglos XVI y

XVII alcanzan 20 m de espesor. El estuario se rellenó y el río Vélez construyó un delta progradante

donde se asienta la población de Torre del Mar (Figura 2-6)(Hoffmann y Schulz, 1987). (Gutiérrez,

2008)

Figura N°2-5 izq. Estuario antropizado. En la zona externa se observan diversas flechas y playas en bolsillo.

Costa de Connecticut. Estados Unidos.

Figura N°2-6 der. Evolución reciente del litoral de Vélez Málaga (Hoffmann y Schulz, 1987). Fuente: Gutiérrez, 2008

"Los estuarios son ecosistemas únicos que proporcionan alimento para muchos organismos. Para los

humanos constituyen zonas de navegación, asentamientos, protección contra la erosión, recreo,

extracción de mineral y depósito de residuos (Jackson, 2004).

La morfología de los estuarios resulta de una lucha continua entre los aportes fluviales y marinos y

puede estar relacionada con procesos hidrodinámicos, tales como el flujo fluvial, corrientes de marea,

oleaje, procesos tales como la floculación y procesos biológicos como el crecimiento de marismas y

manglares. El agua marina es más densa que el agua procedente de los ríos y penetra en los estuarios

como una cuña infrayacente que se mueve hacia arriba y las aguas fluviales se desplazan hacia el mar,

aunque la mezcla de ambas es bastante neta (Bird, 2000). "(Gutiérrez, 2008)

"Dalrymple et al. (1992b) dividen los estuarios en zona interna con predominio de los procesos

fluviales, zona externa dominada por las acciones marinas y zona central, en la que se mezclan los

procesos mareales y fluviales. Según Davies (1964) los estuarios dominados por las olas se encuentran

en ambientes macromareales (intervalo mareal >4 m) y tienen forma de embudo con desembocaduras

amplias y velocidades de las corrientes altas. Se caracterizan por barras de arena mareales alargadas en




el sector inferior del estuario, que son paralelas a la dirección de la corriente (Figura2-7). Los estuarios

mesomareales tienen una amplia zona intermareal con llanuras de lodo y manglares o marismas y

múltiples canales meandriformes. Finalmente, los estuarios micromareales están dominados por el

oleaje y por las corrientes de descarga fluviales y en su desembocadura suelen desarrollarse playas,

flechas y bancos de arena. "(citado en Gutiérrez, 2008)

Figura N°2-7 Bahía dominada por las mareas (rango mareal=5.5m). Obsérvese la alineación de los bancos de

arena paralelos a las corrientes mareales. Bahía de Nushagak, Alaska. Estados Unidos (Hayes, 2005).


"En los estuarios, en marea baja, los canales llevan el agua desde el río al mar, entre bancos de arena,

limo y arcilla. Los canales y los bancos se modelan por las corrientes de marea de flujo y reflujo y

cambian rápidamente de morfología, de posición y dimensiones. En cierto modo, las llanuras de lodo y

las marismas, que se desarrollan por encima del nivel de marea media, son análogas a la llanura de

inundación de un río, pero ésta se cubre de agua solo cada dos o tres años, mientras que las primeras se

inundan unas 700 veces al año (Pethick, 1984).

Fiordos:

Los fiordos son antiguas artesas glaciares en las que penetró el mar durante la Transgresión Flandriense.

"(Gutiérrez, 2008)

2.3.4.4 "Rías y deltas

Las rías (Figura 2-8) difieren de los fiordos en su valle inundado, que es fluvial. Fueron definidas por

Von Richthofen en 1886 en su estudio sobre las rías de Galicia. Vidal Romaní (1984) efectúa un estudio

sobre el significado y origen de las rías, llevados a cabo por diferentes investigadores hasta 1983.

Posteriormente en el trabajo de síntesis de Méndez y Rey (2000) se realizó una revisión histórica hasta

años recientes. El vocablo ría es español, procedente de Galicia y Asturias, e indica largas y estrechas




ensenadas, en forma de embudo, y originadas por erosión subaérea. Son menos profundas que un fiordo,

y su anchura disminuye tierra adentro. Algunas rías tienen llanuras de lodo y marismas en sus cabeceras

(Figura 2-3). Las rías gallegas están siendo estudiadas sistemáticamente mediante cartografías de los

sedimentos submarinos (Rías de Arousa, Pontevedra y Vigo), técnicas sísmicas y análisis del relleno

sedimentario (Vilas et al., 2005).

Figura N°2-8 Ría de Xallas, excavada sobre granitos. Obsérvese la flecha arenosa que cierra parcialmente la

desembocadura del estuario. Erazo (Provincia de La Coruña). Foto F. J. Gracia.


Deltas:

Se puede definir los deltas como "estructuras convexas que destacan en una cosa frente a la

desembocadura de un río y que se forman cuando el aporte de sedimentos supera la redistribución por

procesos marinos, tales como olas, corrientes y mareas" (Arche, 1989). Se han construido durante la

transgresión marina del Cuaternario superior y el volumen de sedimentos depositados en los deltas

durante Holoceno es muy grande. Estas formas ocupan un 1% de las líneas de costa del mundo (Bird,

2000). Su denominación se debe a que muchos deltas tienen la forma de la letra griega.

Históricamente, los deltas han jugado un importante papel socioeconómico. Los deltas subaéreos han

sido el asiento de civilizaciones primitivas y comienzos de la agricultura. Actualmente soportan grandes

núcleos urbanos (por ejemplo, Shanghai, Bangkok, El Cairo, etc.) (Wright, 1985, 2004). La mayoría de

los deltas tienen componentes subacuáticos y subaéreos, por debajo y por encima de la marea baja

(Coleman, 1981). La parte subaérea consta de una llanura deltaica superior y otra inferior. La primera,

se ha formado por aporte de sedimentos aluviales por encima de la marea alta y, en la inferior, el canal

fluvial se convierte en mareal, con una red de distributarios que pueden alcanzar la costa en el frente

deltaico (Figura 2-9). Los canales fluviales de los deltas están sometidos a los flujos y reflujos de marea

(Figura 2-10). Más allá del frente deltaico se extiende el prodelta, caracterizado por una pendiente

abrupta y sedimentación de materiales arcillosos hacia el mar. Estos sedimentos finos son muy




inestables y suelen sufrir desplomes. El crecimiento progradante del delta da origen a un lóbulo

deltaico, que necesita para su generación subsidencia y un aporte de sedimentos capaz de compensarla."

(Gutiérrez, 2008)

Figura N°2-9 izq. Componentes de un sistema deltaico (modificado de Coleman y Prior, 1980) y sección

idealizada (Dabrio y Zazo, 1988). Figura N°2-10 der. Canales fluviales en el Delta Copper River. Sur de Alaska. Foto F. Gutiérrez.


"Los deltas se construyen en la desembocadura de los ríos y aportan considerables cantidades de

sedimentos y para ello necesitan grandes cuencas de drenaje, en las que el clima, la geología y la

topografía juegan un importante papel, pero también los deltas se nutren de sedimentos movilizados y

depositados por corrientes litorales.

Los deltas varían enormemente de tamaño y forma y dependen del suministro de sedimentos, de la

configuración de la costa, de la batimetría de las áreas próximas a la costa (mar abierto, golfo, lagoon,

lago) y parcialmente de los efectos de las olas y corrientes que afectan a los sedimentos acumulados, así

como la existencia de plataformas continentales de bajo gradiente donde se acumulan y progradan los

sedimentos (Bird, 2000; Wright, 1985, 2004). De ahí, que los grandes deltas se localicen

fundamentalmente sobre márgenes continentales pasivos (Wright, 1985).

La clasificación de los delta de Galloway (1975) es la más aceptada y representa en un diagrama

ternario la morfología de los deltas en función del aporte fluvial de sedimentos, energía de las olas y de

las mareas (Dabrio, 1984). Los deltas de dominio fluvial se caracterizan por grandes cuencas fluviales,

descargas de los ríos en mares protegidos con olas de poca energía y pequeño rango mareal. Se

depositan barras digitadas de arenaque progradan rápidamente mar adentro (Delta del Mississippi). Los

deltas de dominio del oleaje están afectados por oleajes de mar de fondo en océano abierto, en los que

se producen barras arqueadas (Delta de Senegal). Los deltas de dominio mareal se singularizan por su

amplio intervalo mareal y desarrollan un complejo sistema de manglares, llanuras y bajíos arenosos

(Figuras 2-11 y 2-12) (Delta del Ganges-Brahmaputra). En la figura se señalan diferentes tipos de deltas




con dominios mixtos. "(Gutiérrez, 2008)

Figura N°2-11 izq. Clasificación ternaria de tipos deltaicos, basada en el régimen del frente deltaico (Galloway,

1975; Elliot, 1986) y modelos conceptuales de las morfologías respectivas (Dabrio, 1984).

Figura N°2-12 izq. Principales características fisiográficas y ríos de Bangladesh (Rashid y Pramanik, 1993).


"El avance o retroceso de las líneas de costa de los deltas pueden obtenerse a partir de mapas y

fotografías aéreas sucesivas. Las diferentes etapas de evolución de un delta se pueden trazar a partir del

periodo en el que el mar ha alcanzado su fase de alto nivel (highstand), momento en el cual los

sedimentos comienzan a rellenar la desembocadura de los ríos.

Los límites de un delta resultan de la lucha entre los aportes de sedimentos fluviales y los procesos de

erosión marina. Algunos deltas, como el del Mississippi, experimentan importantes rápidas

progradaciones (Figura 2-13) (Holmes, 1965), como consecuencia de un balance favorable al suministro

fluvial. Su forma alargada y digitada es rara y se atribuye a una combinación de sedimentos cohesivos,

olas de baja altura y corrientes de marea muy débiles (Wright, 2004). La progradación puede ser

espectacular, sobre todo en mares poco profundos tropicales, donde algunos deltas de Java progradan

más de 200 m por año (Bird, 2000). "(Gutiérrez, 2008)




Figura N°2-13 Crecimiento del Delta del Mississippi durante 50 años. Ejemplo clásico de los deltas digitados

(Holmes, 1965). Fuente: Gutiérrez, 2008

Muchos deltas están limitados por playas y flechas como el Delta del Ebro (Figura 2-14), alimentados

por gravas y arenas fluviales, que se movilizan por acción de las olas y corrientes litorales. Con

frecuencia, las playas, barreras y flechas de un delta encierran lagoons y zonas pantanosas y, a veces, se

incorporan al crecimiento del delta (Bird, 2000). (Gutiérrez, 2008)

Figura N°2-14 Delta del Ebro, Fotografía de satélite Landsat.


Los deltas son accidentes geográficos donde ocurren las desembocaduras de ríos, en estos lugares existe

acumulación progresiva de sedimentos, producto de esta acumulación de material particulado (arenas,

limos y arcillas) se obtiene un relieve positivo en la línea de costa.

Es decir que en estas zonas los aportes del río (fluido, sedimentos, nutrientes, etc.) superan el volumen

de lo que pueden eliminar las mareas, corrientes de deriva y olas. La descarga de material se acumula y

consolida en ese punto hasta dar lugar a otras formas geográficas o geomorfológicas.




Figura N°2-15 Variación espacial y temporal del Delta del Ebro

Fuente: ttp://www.vegueries.com/asp/rutasVESP.asp?Id=59&V=Terres%20de%20l%E2%80%99Ebre

La diferencia entre un delta y un estuario, radica en que en un estuario todo el proceso de sedimentación

ocurre dentro del valle inundado, mientras que los deltas son cuerpos progradantes de sedimentos que se

construyen en un medio ambiente marino. Por lo tanto un estuario es un rasgo morfológico temporal,

que existe únicamente durante e inmediatamente después de la transgresión mientras los sedimentos

llenan el espacio creado por el aumento del nivel del mar. La presencia de depósitos estuarinos pueden

ser usados entonces como indicadores de una transgresión. (NICHOLS Gary 2009)

Con la información consultada se efectúa un compendio conceptual y se hace una analogía del lugar de

simulación con los sitios estudiados soportado en la información existente, por lo que se concluye que

los estuarios se formarían con la transgresión (aumento del nivel del mar), esta transgresión forma una

concavidad o valle, este fenómeno da paso a la creación de un sistema hídrico del tipo valle inundado

con agua de mar. Además con el paso de los tiempos geológicos estos sistemas serán afectados por la

depositación hasta que la zona del valle se llena completamente de sedimentos, un ejemplo sería el caso

del Ebro mostrado en la Figura 2-15.

Los deltas se presentan cuando ocurre el efecto contrario a la transgresión, es decir que el flujo que

ingresa por el río efectúa una acreción, ya que con ayuda de la energía cinética que va adquiriendo al

desplazarse por altas pendientes en las subcuentas altas, acarrea sedimentos que en ciertos momentos y

acorde a la condición va depositando o trasladando, este proceso se da hasta llegar a las planicies o




zonas bajas donde finalmente el material que viaja en suspensión es depositado generando pequeños

relieves por donde el flujo seguirá drenando y depositando material durante el transcurso del tiempo

formando unas planicies deltaicas.

Todo este cambio geomorfológico ocurriría en tiempos geológicos de aproximadamente miles de años,

un ejemplo sería lo acontecido en el Delta del Ebro (1600 años), todos estos cambios geológicos se

podrían apreciar hasta que ocurra otro movimiento tectónico de placas que busque generar el equilibrio

del sistema, ya sea por obducción o subducción.

En el planeta tierra existen diferentes tipos de estuarios, en los que el agua de mar se mezcla

completamente con el agua del río y en los que el agua de mar ingresa en forma de cuña salina al cauce,

tal como se observa a continuación en la Figura 2-16.

Figura N°2-16 Estuario de cuña salina

Fuente: http://tallex.at.fcen.uba.ar/index_archivos/image271.gif

2.4 Ecuaciones Gobernantes

2.4.1 Ecuaciones de aguas someras promediadas en profundidad

Las ecuaciones de aguas someras bidimensionales se obtienen promediando en profundidad las

ecuaciones de Reynolds tridimensionales. En su derivación matemática se asume una distribución de

presión hidrostática (se desprecia la presión dinámica debido al movimiento del fluido) y un campo de

velocidad relativamente uniforme en profundidad. La hipótesis de presión hidrostática equivale a

despreciar las aceleraciones verticales del fluido, cumpliéndose de manera razonable en flujos con una

extensión horizontal mucho mayor que su profundidad, lo cual es habitual tanto en hidráulica fluvial

como en regiones costeras. La homogeneidad en profundidad del campo de velocidad depende de las

condiciones locales de flujo. Algunas causas comunes que invalidan esta hipótesis son la presencia de

http://tallex.at.fcen.uba.ar/index_archivos/image271.gif




obstáculos abruptos en el fondo o la curvatura excesiva de las líneas de corriente. Aún en estos casos las

ecuaciones de aguas someras pueden utilizarse, teniendo siempre en cuenta a la hora de analizar los

resultados que en las zonas en las que se rompen las hipótesis de partida se está introduciendo un error

de modelización.

Las ecuaciones de aguas someras forman un sistema hiperbólico de 3 ecuaciones diferenciales de

transporte con 3 incógnitas, estando definidas sobre un dominio espacial bidimensional. Las ecuaciones

se pueden escribir como:

∂h

∂t+

∂hUx

∂x+

∂hUy

∂y= 0 Ec. 2-8

𝜕hUx

𝜕t+

𝜕hUx2

𝜕x+

𝜕hUxUy

𝜕y

= −gh𝜕Zb

𝜕x− gh

𝜕h

𝜕x+

𝑠,𝑥

ρ−𝑏,𝑥

ρ+ 2ΩsinλUy +

𝜕h𝑥𝑥𝑒

𝜕x+

𝜕hxye

𝜕y

Ec. 2-9

𝜕hUx

𝜕t+

𝜕hUx2

𝜕x+

𝜕hUxUy

𝜕y

= −gh𝜕Zb

𝜕x− gh

𝜕h

𝜕x+

𝑠,𝑥

ρ−𝑏,𝑥

ρ+ 2ΩsinλUy +

𝜕h𝑥𝑥𝑒

𝜕x+

𝜕hxye

𝜕y

Ec. 2-10

𝜕hUy

𝜕t+

𝜕hUx Uy

𝜕x+

𝜕hUy2

𝜕y

= −gh𝜕Zb

𝜕y− gh

𝜕h

𝜕y+𝑠,𝑦

ρ−

𝑏,𝑦

ρ− 2ΩsinλUx +

𝜕h𝑥𝑦𝑒

𝜕x+

𝜕hyye

𝜕y

Ec. 2-11

donde Ux, Uy son las dos componentes horizontales de la velocidad promediada en profundidad, h es el

calado, g es la aceleración de la gravedad, Zb es la elevación del fondo, ρ es la densidad del agua, 𝑏,𝑥,

𝑏,𝑦 son las dos componentes horizontales de la fricción del fondo, 𝑠,𝑥, 𝑠,𝑦 son las dos componentes de

la fricción ejercida por el viento sobre la superficie libre, Ω es la velocidad angular de rotación de la

tierra, λ es la latitud de la zona de estudio, y 𝑥𝑥𝑒 , 𝑥𝑦

𝑒 , yye , son las tensiones efectivas horizontales

promediadas en profundidad. (CEA)

2.4.2 Ecuaciones hidrodinámicas

En el módulo hidrodinámico se resuelven las ecuaciones de conservación de la masa y de momento en




las dos direcciones horizontales:

𝜕h

𝜕t+

𝜕hUx

𝜕x+

𝜕hUy

𝜕y= Ms Ec. 2-12

𝜕hUx

𝜕t+

𝜕hU2x

𝜕x+

𝜕hUxUy

𝜕y

= −gh𝜕Zs

𝜕x+𝑠,𝑥

ρ−𝑏,𝑥

ρ−

𝑔

𝜌

ℎ2

2

𝜕ρ

𝜕x+ 2ΩsinλUy +

𝜕h𝑥𝑥𝑒

𝜕x+

𝜕hxye

𝜕y

+ Mx

Ec. 2-13

𝜕hUy

𝜕t+

𝜕hUx Uy

𝜕x+

𝜕hU2y

𝜕y

= −gh𝜕Zs

𝜕y+𝑠,𝑦

ρ−

𝑏,𝑦

ρ−

𝑔

𝜌

ℎ2

2

𝜕ρ

𝜕y− 2ΩsinλUx +

𝜕h𝑥𝑦𝑒

𝜕x+

𝜕hyye

𝜕y

+ My

Ec. 2-14

en donde h es la profundidad, Ux, Uy son las velocidades horizontales promediadas en profundidad, g es

la aceleración de la gravedad, Zs es la elevación de la lámina libre, 𝑠 es la fricción en la superficie libre

debida al rozamiento producido por el viento, 𝑏 es la fricción debido al rozamiento del fondo, ρ es la

densidad del agua, Ω es la velocidad angular de rotación de la tierra, λ es la latitud del punto

considerado, 𝑥𝑥𝑒 , xy

e , yye son las tensiones tangenciales efectivas horizontales, y Ms, Mx, My son

respectivamente los términos fuente o sumidero de masa y de momento, mediante los cuales se realiza

la modelización de precipitación, infiltración y sumideros.(Iber, 2012)

Se incluyen los siguientes términos fuente en las ecuaciones hidrodinámicas:

Presión hidrostática, Pendiente del fondo, Tensiones tangenciales viscosas y turbulentas, Rozamiento

del fondo, Rozamiento superficial por viento, Precipitación e Infiltración.

Se modelan asimismo los frentes seco-mojado, tanto estacionarios como no estacionarios, que puedan

aparecer en el dominio. Dichos frentes son fundamentales en la modelación de zonas inundables en ríos,

así como en estuarios. De esta forma se introduce la posibilidad de evaluar la extensión de zonas

inundables en ríos, así como el movimiento del frente de marea en estuarios y zonas costeras. (Iber)




2.4.3 Lecho, Viento y Transportes de Sedimentos

2.4.3.1 Fricción de fondo

El fondo ejerce una fuerza de rozamiento sobre el fluido que es equivalente al rozamiento con una

pared, con la particularidad de que, en general, en ingeniería hidráulica la rugosidad del fondo es

elevada, como ocurre en ríos y estuarios. La fricción del fondo tiene un doble efecto en las ecuaciones

de flujo. Por un lado produce una fuerza de fricción que se opone a la velocidad media, y por otro lado,

produce turbulencia. Ambos efectos se pueden caracterizar por la velocidad de fricción uf, que no es

más que una forma de expresar la tensión tangencial de fondo con unidades de velocidad:

uf = √𝑏

𝜌 Ec. 2-15

donde 𝑏, es el módulo de la fuerza de fricción de fondo, y ρ es la densidad del agua. (Iber)

En los modelos promediados en profundidad no es posible calcular la velocidad de fricción por medio

de funciones de pared estándar, tal y como se hace en los contornos tipo pared, ya que las ecuaciones no

se resuelven en la dirección vertical. Por lo tanto, es necesario relacionar la velocidad de fricción uf con

la velocidad media promediada en profundidad mediante un coeficiente de fricción. La tensión de fondo

se puede expresar como:

b = ρu2f = ρCf|U|2 Ec. 2-16

En donde Cf es el coeficiente de fricción de fondo. Existen diferentes expresiones que permiten

aproximar el coeficiente de fricción C. La mayor parte de ellas asumen flujo uniforme en canal con un

perfil logarítmico de velocidad en profundidad. (Iber)

La fricción de fondo se evalúa mediante la fórmula de Manning, la cual utiliza el coeficiente de

Manning n como parámetro. La fórmula de Manning utiliza el siguiente coeficiente de rugosidad:

Cf = gn2

h1

3⁄ Ec. 2-17

2.4.3.2 Rozamiento superficial por viento

La fuerza de rozamiento realizada por el viento sobre la superficie libre se puede calcular a partir de la

velocidad del viento a 10 metros de altura y un coeficiente de arrastre, utilizando la ecuación de Van

Dorn (1953):




s = ρCvdV102 Ec. 2-18

donde ρ es la densidad del agua, V10 la velocidad del viento a 10 metros de altura y Cvd es el

coeficiente de arrastre superficial. Por defecto se toma un coeficiente de arrastre de Cvd = 2.5 10−6 .

(...) Módulo de transporte turbulento en suspensión 2D

2.4.3.3 Ecuación de transporte turbulento en suspensión

El módulo de transporte de sedimentos en suspensión utiliza el campo de velocidades, profundidades y

de turbulencia proporcionado por los módulos hidrodinámicos y de turbulencia. El transporte de

sedimentos en suspensión se modela mediante una ecuación promediada en profundidad. La ecuación

implementada en el código es la siguiente:

𝜕hC

𝜕t+

𝜕hUx C

𝜕x+

𝜕hUy C

𝜕y=

𝜕

𝜕xj

((Γ +νt

Sc,t

)h𝜕C

𝜕xj

) +𝜕Dsx

𝜕x+

𝜕Dsy

𝜕y+ (E − D) Ec. 2-19

en donde C es la concentración de sólidos en suspensión promediada en profundidad, Ux, Uy son las dos

componentes de la velocidad horizontal promediadas en profundidad, νt es la viscosidad turbulenta, Г

es el coeficiente de difusión molecular de sólidos en suspensión, y Sc,t es el número de Schmidt, que

relaciona el coeficiente de difusión turbulenta de momento con el coeficiente de difusión turbulenta de

sólidos en suspensión. (Iber)

Los términos Dsx, Dsy modelan la dispersión de sedimento en suspensión debido a la no homogeneidad

del perfil de velocidades y de concentración de sedimento en la dirección vertical. Normalmente su

efecto se desprecia en los modelos 2D de aguas someras, a pesar de que su importancia puede ser

relevante cuando las concentraciones y velocidades varíen en profundidad, como por ejemplo en

canales con codos o radios de curvatura pequeños. Los términos E y D modelan respectivamente la

puesta en suspensión de sólidos que se encuentran en el fondo (resuspensión de sedimento) y la

depositación de sólidos en suspensión en el fondo del lecho. Su diferencia representa un balance, y por

lo tanto un acoplamiento, entre carga de fondo y carga en suspensión. (Iber)

2.4.3.4 Cálculo del término de resuspensión o depositación (E-D)

Se implementan 3 formulaciones para el cálculo del término de resuspensión o depositación (E-D): Van

Rijn (1987), Smith (1977) y Ariathurai y Arulanandan (1978). Las dos primeras son válidas para lechos




de arena, mientras que la de Ariathurai es válida para lechos cohesivos. Las 3 formulaciones están

especialmente recomendadas en el último Manual de Transporte de Sedimentos del ASCE, entre ellas la

más extendida es la formulación de Van Rijn. (Iber)

Van Rijn

En la formulación de van Rijn (1987) el término E-D se evalúa a partir de la siguiente expresión:

E − D = Ws(ca∗ − ca) = 𝛼 Ws(C

∗ − C) Ec. 2-20

en donde α es un coeficiente que relaciona la concentración media de partículas en suspensión y la

concentración cerca del lecho del río, cuyo valor se obtiene a partir del perfil de Rouse para la

distribución de concentración de sedimentos en profundidad, Ws es la velocidad de sedimentación de las

partículas sólidas, C es la concentración de sólidos en suspensión promediada en profundidad, C∗ es la

concentración de sólidos en suspensión promediada en profundidad en condiciones de equilibrio

(capacidad de transporte de sólidos en suspensión), ca y ca∗ son respectivamente la concentración

instantánea y la concentración de equilibrio a una altura z=a sobre el lecho del río, siendo a el espesor

de la capa en la cual se produce el transporte de fondo (límite teórico de separación entre el transporte

de fondo y el transporte en suspensión). Dicho espesor se puede evaluar de forma aproximada a partir

del diámetro del sedimento. El coeficiente α se calcula a partir de la distribución de concentración en la

vertical (perfil de Rouse) a partir de la siguiente integral:

𝛼 =ℎ−𝑎

∫ (ℎ−𝑧

𝑧

𝑎

ℎ−𝑎)

𝑊𝑠𝑘.𝑢∗

⁄𝑑𝑧

ℎ𝑎

a = 3. D50 Ec. 2-21

siendo κ=0.41 la constante de von Karman.

La concentración de equilibrio cerca del lecho del río propuesta por van Rijn (1987) es:

𝑐𝑎∗ = 0.015

𝐷50.𝑇1.5

𝑎. 𝐷∗0.3 Ec. 2-22

Donde

a = 3.D50

ca∗ = 0.015

D50. T1.5

a. D∗0.3




a = ks ks = 3. Ds D∗ = D. (gR

ν2)

13⁄

Smith

Esta formulación es similar a la de van Rijn, diferenciándose únicamente en la expresión utilizada para

el cálculo de la concentración de equilibrio, para lo cual se utiliza la siguiente fórmula propuesta por

Smith (1977):

𝑐𝑎∗ =

1.56.10−3. T

1+ 2.4.10−3. T Ec. 2-23

a = 26.3. (s∗ − c

∗).Ds + ks Ec. 2-24

Donde

Ks = 3 Ds

Ariathurai y Arulanandan

Para suelos cohesivos se utiliza la expresión propuesta por Ariathurai y Arulanandan (1978), que hace

depender la erosión de la diferencia entre la tensión tangencial y una tensión tangencial crítica de inicio

de erosión ce, así como de un valor M representativo de la tasa de erosión (que sería la tasa de erosión

cuando b = 2.ce):

E = M.(b

ce− 1) Ec. 2-25

En suelos cohesivos se introduce asimismo una modificación al cálculo de D para considerar una

tensión tangencial crítica de depositación cd. En este caso:

D = P.α.Ws. C Ec. 2-26

con:

P = (1−b

cd

) si b < cd y P = 0 en caso contrario

2.4.3.5 Velocidad de sedimentación de las partículas

La velocidad de sedimentación de las partículas se calcula en función de su diámetro como (van Rijn,

1987):




Ws =R.g.D50

2

18.ν

,D50 < 10−4m

Ec. 2-27

Ws =10.ν

D50 (√1+ 0.01.D∗

3 − 1)

, 10−4m < D50 < 10−3m Ec. 2-28

Ws = 1.1. √R.g.D50, 10−3m < D50 Ec. 2-29

2.5 Aspectos numéricos de la modelación

Tanto las ecuaciones hidrodinámicas (ecuaciones de aguas someras bidimensionales), como las

correspondientes a los modelos de turbulencia y de transporte de sedimentos, se resuelven en forma

integral por el método de volúmenes finitos (vf). El método de vf es uno de los más extendidos y

comúnmente utilizados en dinámica de fluidos computacional. En esta sección se describen brevemente

los esquemas numéricos utilizados en Iber.

Las características de los esquemas numéricos utilizados en todos los módulos de Iber son las

siguientes:

Esquemas en volúmenes finitos, planteados en forma integral y conservativa.

Mallado no-estructurado. Mallas formadas por elementos de 3 y 4 lados

Capacidad de resolver flujo rápidamente variado (régimen subcrítico, supercrítico, cambios de régimen, …).

Capacidad de resolver flujo rápidamente variable (resaltos móviles, ondas de choque no estacionarias, …)

Resolución de las ecuaciones hidrodinámicas mediante esquemas descentrados tipo Roe de alta resolución (orden superior a 1 y no oscilatorios).

Tratamiento descentrado del término fuente pendiente del fondo.

Tratamiento centrado del resto de términos fuente.

Esquemas de orden 1 y orden 2 por líneas de precisión en espacio.

Esquemas explícitos en tiempo.

Tratamiento de frentes seco-mojado no estacionarios mediante esquemas estables y conservativos (sin pérdida de masa).




2.5.1 Malla de cálculo

Para resolver una ecuación diferencial por el método de volúmenes finitos es necesario realizar

previamente una discretización espacial del dominio a estudiar. Para ello se divide el dominio de

estudio en celdas de tamaño relativamente pequeño (malla de cálculo). Iber trabaja con mallas no

estructuradas formadas por elementos que pueden tener 3 o 4 lados. Se pueden combinar elementos

irregulares de 3 y 4 lados dentro de la misma malla. La principal ventaja de trabajar con mallas no

estructuradas es la facilidad con que se adaptan a cualquier geometría, ya que no es necesario que la

malla tenga ningún tipo de organización o estructura interna. Esta característica las hace especialmente

indicadas para su utilización en hidráulica fluvial, ver ejemplo en Figura 2-17.

Figura N° 2-17 Ejemplo de malla no estructurada formada por elementos triangulares y cuadriláteros.

Fuente: archivo de imágenes Marlon Mosquera




3 Geografía y Medio Ambiente

3.1 Localización del área de estudio

El área de estudio global se encuentra localizada entre las coordenadas presentadas en la Tabla 3-1, se

proporcionan 2 coordenadas por cada río y estuario para delimitar los cauces.

Tabla N° 3-1 Coordenadas de estudio UTM-WGS84

Norte Este Lugar o

río

9815755.814 608275.4366 Daule

9815755.747 608426.9329

9801218.913 664279.2603 Babahoyo

9801145.422 664285.7816

9757625.605 624646.0759 Guayas

9757625.599 628996.3035

Fuente: Google Earth, Elaborado: Marlon Mosquera

La zona de estudio se encuentra localizada entre las coordenadas 2º10´42´ y 2º12´6´ Sur y entre

79º52´51´ y 79º51´30´ Oeste. Las áreas de influencia y de estudio se pueden apreciar en la Figura 3-1.

Como se puede observar el área a analizar no solo abarca la confluencia de los ríos Daule y del

Babahoyo donde es el origen al río-estuario Guayas, el estudio se efectúa desde la confluencia hacia el

norte, aguas arriba tanto por el lado del Daule como del Babahoyo, se determinó ampliar el alcance del

estudio aguas arriba debido a que en la revisión bibliográfica un estudio mencionaba que la influencia

de marea ingresa hasta aguas arriba (valorado respecto a la salinidad) en el Daule y Babahoyo, sin

embargo el avance de la marea depende de la época del año en que ocurre.




Figura N° 3-1 Ecuador y zona de estudio

Fuente: http://www.clirsen.gob.ec/sigrena/portal/busquedaEcuador.php y Googleearth

3.1.1 Breve reseña del canal de navegación

Previo al año 1960 el puerto marítimo de la ciudad funcionaba en lo que actualmente se conoce como

malecón 2000, es decir frente a la ciudad de Guayaquil. Las actividades comerciales atraían una gran

cantidad de embarcaciones, que con el pasar del tiempo incrementaron su capacidad de carga y de

calado. Paralelamente, el río Guayas se veía afectado por la sedimentación, dificultándose el ingreso de

las embarcaciones hasta el malecón. (Estudio de Impacto Ambiental INOCAR 2008)

Por esa razón, en 1960 el nuevo puerto de Guayaquil fue implementado en la zona sur de la ciudad. El

puerto toma como vía de acceso al Estero Salado, que es una ramificación del Golfo de Guayaquil y que

corre paralelamente al cauce del río Guayas. Seguida a la implementación del Puerto Marítimo, se

realizó la construcción de las esclusas que sirvió y sirve como nexo entre el Estero Salado y el río

Guayas (Estudio de Impacto Ambiental INOCAR 2008).




3.2 Guayaquil y la cuenca del Guayas

La ciudad de Santiago de Guayaquil se encuentra ubicada en la cuenca baja del río Guayas, nace en las

provincias de Pichincha y Cotopaxi, y desemboca en el Golfo de Guayaquil en el Océano Pacífico.

Localizada en la margen derecha del río Guayas, bordea al oeste con el Estero Salado y los cerros Azul

y Blanco. Por el norte con la embocadura de la Puntilla de Guayaquil que llega hasta el sur a la isla

Puná. (Muy Ilustre Municipalidad de Guayaquil 2013)

Los dos más importantes afluentes, son los ríos: Daule y Babahoyo, los cuales se unen al norte de la

ciudad formando un gran caudal que descarga en el Golfo de Guayaquil, que es el principal río y

accidente geográfico en la vertiente del Pacífico de toda América, con un promedio anual de 30 000

millones de m³ de agua. De igual manera existen otros ríos que son: el Tigre y Jujan. (Muy Ilustre

Municipalidad de Guayaquil 2013)

Figura N° 3-2 Estero Salado captado de Oeste a Este

Fuente: http://www.guayaquil.gob.ec/sites/default/files/guayaquil-geografia.jpg

Frente a esta urbe nace una cordillera costanera, donde se encuentran los cerros Santa Ana y del Carmen

(ubicados prácticamente junto al río), su elevación más alta se da en el sector donde se encuentran las

ciudadelas Los Ceibos y se los denomina cerro Azul, en su límite occidental, más adelante este sistema

montañoso toma el nombre de Chongón y luego Colonche. Esta urbe es en su mayor parte llana. El

Cerro San Eduardo, en la zona noroccidental y más hacia el oeste el Cerro Azul, máxima elevación de

la ciudad junto a las ciudadelas Los Ceibos y Los Olivos. (Muy Ilustre Municipalidad de Guayaquil

2013)

http://www.guayaquil.gob.ec/sites/default/files/guayaquil-geografia.jpg




La cuenca del Guayas con un área total de 32.600 km2 comprendida entre los Andes y la cordillera

costera Chongón-Colonche y ubicada entre 00 30’, 02 30’S y 78, 80 W, constituye la cuenca más

importante del Pacífico suroriental. Su relieve varía de acuerdo a la cota, ondulado de 54 a 4.200 m,

plana y uniforme de 3 a 46 m. El Golfo de Guayaquil, dividido en estuario interior y exterior por el

margen occidental de la Isla Puná, barrera natural que define el Canal del Morro y el de Jambelí, este

último comunica con el río Guayas y con el Estero Salado. La morfología del Golfo es muy variable,

pero lo más significativo de los seis sectores que forma, es el más grande sistema de manglares del país

y del Pacífico suroriental, es uno de los ecosistemas más variados en recursos con que cuenta la región.

Al Golfo desembocan un gran número de ríos cuyos caudales van desde 6 m3/s a 1.000 m3/s ,

dependiendo del período estacional. El clima de la cuenca es variado, abarca el clima tropical, tropical

monzón y tropical seco, con temperaturas que van de 21 y 24 C en Santo Domingo, y entre 24 a

27C en Babahoyo. Su pluviosidad varía entre 2.000 mm anuales en la zona septentrional (cota de 1.500

a 2.000 m), y 200 mm en la Península de Santa Elena.( Pesántes, s.f)

La cuenca del Guayas inicia en el sur de la provincia de Pichincha, en la confluencia de los ríos Toachi,

Peripa y Quevedo y desemboca en el Golfo de Guayaquil, aproximadamente 52 km al sur de sus

cabeceras, conformando el valle fluvial más grande de la costa pacífica de América del Sur. Desde el

sur de Guayaquil hasta la frontera con Perú no existen cadenas montañosas y la región costera es una faja

angosta de 25 km de extensión entre los Andes y el Golfo de Guayaquil (Neill 1999). (MINISTERIO

DEL AMBIENTE 2012)

3.2.1 Clima y precipitación

Por su ubicación en la zona ecuatorial, la ciudad tiene un clima cálido en la mayoría del año. Sin

embargo, por su proximidad con el Océano Pacífico hace que las corrientes de Humboldt (fría) y la de

El Niño (cálida) marquen dos estados climáticos bien diversificados. Uno sin lluvias que va de mayo

a diciembre llamado verano. Y otro húmedo que es de diciembre a abril conocido como invierno. (Muy

Ilustre Municipalidad de Guayaquil 2013)

Evidentemente, el Ecuador continental está contenido en el macrobioclima Tropical. Por esta razón las

precipitaciones se presentan de forma periódica de enero a abril en Guayaquil y en la provincia del

Guayas. El resto del año es época seca (sin precipitaciones). Lo antes mencionado se puede evidenciar

en las Figuras 3.3 a 3.7, se presentan datos de lluvias del año 2009 registrados por INOCAR, y para

comparación una media de cada mes de lluvia desde el año 1948 hasta el 2009.

Se recuerda las intensas lluvias del martes 26 de Marzo de 1997, el periodo de lluvias fue de 10 horas, y

cayeron 194.9 mm de agua, cantidad equivalente al 73% de las lluvias esperadas para todo el mes de




marzo de ese año. Por lo tanto se evidenció que el alcantarillado no está diseñado para encauzar esa

cantidad de agua. El incremento del nivel del mar fue de 1.00 metro, mientras el nivel normal del río

Guayas y del estero promedian 2.70 msnm. (Espinoza, 2013)

Figura N° 3-3 Precipitación Enero 2009

Fuente: http://www.inocar.mil.ec/graphs/src/inocar/index_ptndiario.php

Figura N° 3-4 Precipitación Febrero 2009





Figura N° 3-5 Precipitación Marzo 2009


Figura N° 3-6 Precipitación Abril 2009


Figura N° 3-7 Precipitación Mayo 2009





3.3 Hidrografía

3.3.1 Sistemas de afluentes del río Guayas

Siendo la cuenca más grande de la costa occidental de Sudamérica que alcanza un área de 35.243 km2

en 8 provincias (Epler B., Olsen S., 1993) la cuenca del río Guayas obtiene el escurrimiento de las

faldas húmedas occidentales de la cordillera de los Andes y de la parte inferior de la mesa de Balzar

(Parson, 1967). Esta cuenca tiene una extensión de 55,5 Km desde la ciudad de Guayaquil hasta la isla

Verde con un ancho uniforme entre 1.5 Km y 3 Km. Frente a Guayaquil, éste se divide en dos ramales

que bordean la isla Santay de 5 Km de ancho. Las profundidades varían de 5 m a 12 m (referidos al

nivel medio de bajamar de Sicigia), las mayores profundidades se encuentran frente a Guayaquil.

El río Guayas está formado por la confluencia del río Daule y Babahoyo; su caudal varía

estacionalmente (época seca y húmeda) y de acuerdo a la presencia del Fenómeno El Niño. (INOCAR

1997)

La cuenca del Guayas está formada a su vez por seis subcuencas (CAAM, 1996) que se alimentan con

los afluentes provenientes de la vertiente oriental de la Cordillera Costanera Chongón-Colonche y de la

vertiente occidental de la Cordillera de los Andes. El aporte de estas seis cuencas es de

aproximadamente de 22 millones de metros cúbicos de agua (CAAM, 1996). Las áreas de cada

subcuenca y sus caudales son (Tabla N° 3-2 y Tabla N° 3-3):

Tabla N° 3-2 Nombres de subcuencas y áreas

río Área

(Km2)

Porcentaje

(%)

Daule 12050 37 Babahoyo 7830 24

Vinces 6420 20 Chimbo (Yaguachi) 4400 13

Taura (Yaguachi) 1600 5 Churute 300 1

Fuente: CAAM, 1996

Tabla N° 3-3 Subcuencas y caudales

río Caudal Máximo

(m3/s)

Caudal Mínimo

(m3/s)

Daule 950 – 3600 25 Babahoyo 1000 50

Vinces 221 15 Chimbo 38 6

Bulubulu 400 - 500 50 Fuente: CAAM, 1996




3.3.2 Mareas

El agua de mar cuyo contenido de salinidad la vuelve más densa que el agua que fluye por los ríos, se

propaga a manera de una verdadera cuña achatada que avanza en cada cauce conforme asciende el nivel

de marea y ocupa en el tramo sujeto a la intrusión gran parte de su capacidad. La situación anterior se

repite cotidianamente con la frecuencia de dos ciclos al día y se vuelve conflictiva durante los meses de

invierno cuando se presentan grandes caudales de crecientes que buscan rápidamente desaguar en el

mar, pero al coincidir con los niveles altos de la onda de marea, que perturba el libre flujo en el curso

inferior del sistema, se provoca un efecto de remanso de cierta magnitud y volumen que en ocasiones

produce el desbordamiento de los ríos, inundando las partes bajas aledañas a los cauces. (CEDEGE,

1983)

En estuarios sujetos a la influencia de las mareas, como es el caso del estuario del río Guayas, los

factores locales intervienen decisivamente provocando una distorsión de la "onda típica" de marea.

Consecuencia de ello, se tienen variaciones en la amplitud y se observa que los tiempos son diferentes

para las fases de flujo y reflujo; mientras que el tiempo disminuye para la fase creciente, aumenta para

la fase vaciante y permanece la suma de los dos igual a la duración del ciclo. (CEDEGE, 1983)

Los registros mareográficos que se tienen en Guayaquil y Durán muestran las características de ondas

distorsionadas que se corresponden con las condiciones de estuario sujeto a la influencia de mareas con

intervención de factores locales. El análisis detenido de los registros en Guayaquil revela, en efecto,

cierta diferencia para los tiempos de las fases de creciente (flujo) y de vaciante (reflujo), así como

también una frecuente dispersión en torno de los valores de amplitud calculados para la predicción de

las tablas de mareas (INOCAR). Lo anterior se explica, como se ha mencionado, debido a la influencia

de factores locales que, en este caso, está constituida por la descarga propia del sistema del río Guayas,

cuya magnitud origina una mayor distorsión de la onda de marea. (CEDEGE, 1983)

En Guayaquil se tiene un promedio de 5 horas 15 minutos para el tiempo de la fase creciente del ciclo

de marea; la diferencia respecto a la duración esto es 7 horas 10 minutos corresponde al promedio para

la fase vaciante. En los meses de invierno cuando se presentan los grandes volúmenes de avenidas en el

sistema fluvial, la confrontación de éstos con el volumen de intrusión de la marea motiva una

disminución del tiempo para la fase de flujo, que en ocasiones se reduce a 4 horas, y la propagación por

los cauces alcanza menores distancias; por el contrario, en los meses de estiaje se encuentra que el

tiempo de creciente llega hasta 5 horas 45 minutos y los efectos de la marea llegan hasta sitios más

distantes. (CEDEGE, 1983)




Es de observar que los tiempos de propagación de la marea son menores a lo largo del río Babahoyo, lo

que significa que la onda de marea "viaja" más rápida en este afluente. La explicación para lo anterior

se tiene en cuanto que el cauce del Babahoyo es más ancho y profundo, es decir, de mayor área

transversal que el río Daule, su recorrido es de menor sinuosidad y es menor su gradiente longitudinal.

En las investigaciones de la intrusión de salinidad en el estuario del río Guayas realizada por el

Hydraulics Research Station de Wallingford, Inglaterra en 1976, se obtuvieron en efecto, mediante

mediciones de campo, mayores profundidades y velocidades de marea en el río Babahoyo, lo cual

significa que se tenga mayor propagación y por lo tanto, mayores concentraciones salinas en ese

sistema, tal como fue establecido en la investigación en referencia. En cuanto a la amplitud o variación

de nivel de marea se observó que siendo mayores cerca de la desembocadura del río Guayas, decrecen

conforme se avanza hacia aguas arriba con una atenuación más acentuada en el río Daule. En

Guayaquil, el rango de variación estriba entre 2.4 y 4.6 m. de amplitud, dependiente de la época del año,

del ciclo lunar y de otros factores señalados. (CEDEGE, 1983)

De aquí el rango decrece con la siguiente aproximación:

Tabla N° 3-4 Rangos de marea

Estación Sistema Fluvial Rango

(m) Pascuales río Daule 2.0 – 4.2

La Toma río Daule 0.8 – 3.5 Daule río Daule 0.4 – 2.3

La Capilla río Daule (sólo estiaje) 0.0 – 0.2 Monterrey río Babahoyo 2.0 – 3.1

Babahoyo río Babahoyo 0.4 – 1.2 Fuente: CEDEGÉ

Se aprecia el desplazamiento de la onda de marea a lo largo del cauce, al mismo tiempo que se puede

observar el efecto de remanso que la marea provoca desde aguas abajo en la fase de creciente

ocasionando un movimiento variado en la circulación de las masas líquidas en cada tramo del cauce, es

así por ejemplo, que en un momento dado, mientras se tiene un flujo hacia aguas arriba en el tramo más

inferior, en el intermedio el flujo parece estacionario y en el tramo superior la descarga es normal. La

descripción anterior va paulatinamente cambiando durante la evolución del ciclo de marea; su influencia

durante la fase creciente "viaja" por el cauce aguas arriba hasta cierto punto en el cual su efecto ya no se

percibe. El mayor o menor alcance de la intrusión de marea depende de la amplitud de pleamar y de la

descarga propia del río, por ello es que el punto hasta donde llega su efecto avanza más aguas arriba




durante los meses de estiaje cuando el caudal en el cauce es mínimo y coincide con el "aguaje" de

alguna marea de sicigia. (CEDEGE, 1983)

Conclusión de CEDEGE: c) Los cambios de circulación provocados por la marea favorecen el proceso

de sedimentación en los tramos inferiores de los tributarios, próximos a su desembocadura se puede

observar en aquellos tramos el progresivo depósito de arenas y limos que paulatinamente van formando

"embancamientos" del cauce con la consiguiente pérdida de la capacidad portante de los ríos,

acentuándose con esto el problema de inundaciones en la parte baja de la cuenca del Guayas.

Del estudio de INOCAR se ha extraído las siguientes conclusiones:

a) La información en cuanto a fechas de ocurrencia de los máximos niveles anuales de marea en

Guayaquil y en otras estaciones es insuficiente; pero a pesar de la limitación que esto significa, se

puede deducir que los niveles máximos anuales que se registran no son producto de la coincidencia

de los caudales de máximas avenidas anuales y mareas extraordinarias. Contrariamente tampoco se

dan en las fechas de predicción de "máxima" que están calculadas en función del ciclo lunar, sino

que más bien se registran en indeterminadas circunstancias, dependientes de la descarga general del

sistema y de la evolución del ciclo de marea.

b) Las alturas de nivel que se observan son el efecto de las dos causas señaladas: la marea y la creciente

en el cauce, pero, con el grado de información que se dispone es imposible establecer en qué

proporción la una u otra causa interviene para provocar la altura de la superficie del agua en el

instante de máximo nivel o en cualquier momento.

c) Por otra parte, son tan variadas las circunstancias que intervienen dando relevante complejidad a la

conjugación de las causas, de tal manera por ejemplo, que para un mismo evento no siempre se

tienen niveles máximos en secuencia. Lo anterior significa que si en un punto, por decir Guayaquil,

se verifica un nivel extraordinario en una fecha dada, se pueden tener o no tener niveles máximos en

el mismo día en las estaciones aguas arriba.

d) El pronóstico de niveles máximos para diferentes períodos de retorno a lo largo de los ríos Daule y

Babahoyo, se basa en el análisis de frecuencia de series de datos de nivel que carecen de extensión,

de absoluta confiabilidad o bien son estimados por correlación, lo cual otorga a los resultados un

carácter sólo aproximativo, por lo que se deben tomar con las reservas del caso, aunque se




consideran suficientemente aceptables a efectos de estudios preliminares que se relacionen con este

tema.

e) Complementariamente, la predicción de niveles máximos que se establece en el presente estudio ha

sido de cierta manera verificada al comprobarse que los niveles pronosticados son concordantes con

los niveles extraordinariamente altos de los cuales se tiene referencia que han ocurrido en

determinados sitios y que el orden de frecuencia que les corresponde a estos eventos es de admisible

veracidad. Así por ejemplo, en el invierno de 1973 los niveles máximos fueron excepcionales; en

Babahoyo, el nivel de las aguas inundó gran parte de la ciudad y en el Malecón la altura llegó a la

cota 6.95, mientras que en el sitio Monterrey (río Babahoyo A. J. Yaguachi) el nivel máximo llegó a

2.9 m., lo cual representa para estos registros un período de retorno de 1 en 15 años

aproximadamente.

f) La influencia de la marea en el estuario del río Guayas y la parte inferior del sistema es un

fenómeno de inmemorial suceso y como tal ha establecido una dinámica de corrientes, ha

determinado la morfología de los cauces y ha definido una situación de equilibrio entre el río y el

estuario; por lo tanto, se puede concluir que la inter-relación entre estos componentes es íntima.

Ante esta situación, debe señalarse y anticipar que cualquier obra o proyecto de control

posiblemente cambie las condiciones de equilibrio que existen en el sistema, con consecuencias que

son difíciles de conocer a nivel de este estudio, pero que en todo caso, justificarían una

investigación más avanzada que incluya técnica más sofisticada, tanto de campo como de oficina, y

posibles estudios de modelamiento hidráulico para establecer las respuestas a una posible alteración

del actual esquema.

g) Los resultados preliminares obtenidos sobre este interesante problema, demuestran la incidencia y

relación con los estudios de control de inundaciones en la cuenca Baja del Guayas. Siendo así, se

debe hacer énfasis en la importancia que tiene la consecución de información para las futuras etapas

de investigación y definición de proyectos. Para tal objeto, se recomienda la implementación de un

número mínimo de 7 controles mareográficos, ubicados en Guayaquil y en los sitios: Pascuales, La

Toma y Daule, en el río Daule; y, Monterrey, La Angélica y Babahoyo, en el río Babahoyo. Debe

señalarse que en la actualidad no existe ningún control mareográfico en la parte baja del sistema del

río Guayas y tampoco se encuentran en funcionamiento las estaciones mareográficas que INOCAR

tenía instaladas en "Punta de Piedra" y Puna, en el estuario del Guayas; por lo cual, para lograr su




reinstalación porque conviene que trabajen simultáneamente con los controles que se recomiendan,

se deberán realizar las gestiones pertinentes ante aquella Institución de la Armada Nacional.

Las mareas juegan un papel muy importante en la circulación del río Guayas, ya que en esta área del

proyecto la dirección y la magnitud de las corrientes dependen de la amplitud de la marea. (INOCAR)

El tipo de marea del área de estudio es semidiurna con una pequeña desigualdad diurna, es decir que sus

amplitudes no son iguales en dos ciclos de mareas consecutivos. Estas mareas semidiurnas, no tienen

igual duración en flujo y reflujo, duran 5,5 horas para subir, y para bajar lo hacen en 7.5 horas (Holden,

1978). El rango de marea varía de 2.5 a 3.06m (Marzo, 1996) durante la fase de sicigia (rangos más

amplios de marea), que corresponden a los valores observados cerca de la ciudad y en el Puerto de

Guayaquil (información obtenida del banco de datos del INOCAR). Como se puede observar, los

valores máximos de marea no necesariamente se alcanzaron durante el Niño 82-83. Sin embargo, se

menciona con estupor que los niveles del agua en el estuario del Guayas, no solo depende de la acción

de las mareas, sino del aporte de los principales afluentes, el Daule y el Babahoyo, cuyos caudales se

incrementan durante un evento El Niño. (INOCAR)

De acuerdo con la clasificación de Torcuato (Boletín ERFEN No.21, 1987), el año 1984 se lo clasificó

como un año normal. Si la información de mareas para este año se confronta con la de un evento ENOS,

se observan los contrastes en la Figura 3-8 (la información de mareas está referida al nivel medio del

mar de La Libertad). Por otro lado, es importante saber, aunque sea de manera probabilística-, después

de qué tiempo se observarán alturas de marea superiores a las encontradas en la actualidad. Así, de la

información obtenida del estudio Hidráulico Fluvial (Castro, 1997), para un período de 25 años a partir

de 1971, se obtiene que en el estuario del Guayas las alturas máximas de mareas esperadas son de 3,078

m después de 25 años, 3,168 m después de 50 años y 3,258 m después de 100 años. De estos resultados

obtenidos de acuerdo a la ley de distribución de Gumbel, se tiene que existe una pequeña diferencia de

aproximadamente 0.10 entre períodos. (INOCAR)

Durante la estación de lluvias, las corrientes de marea en el río Guayas y en el Canal de Jambelí pueden

alcanzar velocidades mayores de 3.5 m/s (7 nudos) y 1.5 m/s (3 nudos), respectivamente (CAAM,

1996). (Soledispa, 2002)




Figura N° 3-8 Valores promedios máximos de mareas de S icigia referidas al IGM

Fuente: INOCAR

3.3.3 Circulación

Toda la información de corrientes en el área de estudio se obtuvo de la base de datos del INOCAR,

recopilada de estudios previos. En forma general se puede decir que todo el área del proyecto tiene

características muy dinámicas, ya que del análisis comparativo con información histórica realizado por

el INOCAR se tiene que: en las cartas 1975 y 1985, se observó que toda el área de estudio sufrió

sedimentación, mientras que en comparación con la carta de 1985 y la batimetría realizada por el

INOCAR en 1997, se ve claramente que los procesos erosivos han predominado a los de depositación.

Las corrientes en el área de estudio juegan un papel muy importante, en el transporte de los sedimentos,

siendo mayor a la altura de la Cervecería y en la Av. Olmedo y en menor escala a la altura de la calle

Illingworth. Durante el período 1984-85 el INOCAR registró velocidades máximas de corrientes, estos

valores fueron observados en dos estaciones localizadas a lo largo del río Guayas, la primera al sur de la

Isla Santay con una magnitud máxima de 1.86 m/s y la segunda localizada en la parte central del río con

una velocidad máxima de 2.21 m/s, (INOCAR 1985).

En 1994 el INOCAR, realizó mediciones de perfiles de corrientes en la parte sur del río Guayas,

observándose un máximo de 1.67 m/s a niveles subsuperficiales (3 metros).




INOCAR en Agosto de 1996, determinó las velocidades de las corrientes en función del tiempo, durante

un ciclo de marea y en tres estaciones localizadas en la parte norte, central y sur del río Guayas, de estas

mediciones se observó un máximo de 2.4 m/s a niveles superficiales, correspondiente a la estación norte

del río (Puntilla).

La información de corrientes obtenida por el INOCAR en 1997 se detalla a continuación:

Circulación superficial y subsuperficial obtenida con flotadores

Las mediciones de velocidades a nivel superficial y subsuperficial se obtuvieron de acuerdo al

posicionamiento continuo y al tiempo transcurrido en la trayectoria de los flotadores. Obteniéndose de

los cálculos un máximo de 2.06 m/s en la superficie y 1.91 m/s a nivel subsuperficial durante el estado

de flujo (Tabla 3.4) y un máximo de velocidad de 2.3 m/s, correspondiente al nivel superficial y al

estado de reflujo. Durante las horas de flujo la dirección fue hacia el nor-noreste y hacia el sur-suroeste

durante el reflujo.

Tabla N° 3-5 Velocidades máximas y promedios de los flotadores en el río Guayas

Fecha Flotador Velocidad Promedio

(m/s)

Velocidad Máxima

(m/s)

Estado de

marea

Fase de

marea

22/Mayo/97 0 metros 1.2343 1.7316

Reflujo Sicigia

3 metros 1.2703 1.6989

22/Mayo/97 0 metros 1.1241 2.0636

Flujo 3 metros 1.1285 1.9102

28/Mayo/97 0 metros 1.2405 2.0104

Flujo Cuadratura

3 metros 1.1646 1.8994

28/Mayo/97 0 metros 1.1853 2.3483

Reflujo 3 metros 1.1292 1.6206

Fuente: CEDEGÉ

Circulación subsuperficial obtenida con correntómetro

Se obtuvieron perfiles de corrientes en dos estaciones una localizada frente a la Av. Olmedo y otra a la

altura de la Cervecería durante sicigia y cuadratura. En la fase de sicigia se presentaron los mayores

rangos de velocidad, en la estación de la Av. Olmedo se obtuvo 1.81 m/s en el estado de reflujo (Tabla

3.5). Las magnitudes de las corrientes fueron ligeramente superiores en los niveles subsuperficiales en




el estado de reflujo, como puede apreciarse claramente en la estación de la Cervecería. En cuanto a las

magnitudes promedios de las velocidades en las dos estaciones, se presentan valores de 1.09 m/s y de

1.07 m/s en las estaciones de Av. Olmedo y Cervecería respectivamente. (INOCAR)

La dirección de las corrientes en las dos estaciones está claramente definida: hacia el norte durante el

flujo y hacia el sur durante el reflujo; cambio producido por el cambio de marea. En la fase de

cuadratura las corrientes en el sector presentan el mismo esquema que en la fase de sicigia. Con

respecto a las velocidades promedio, se obtiene en la estación de la Cervecería un mayor promedio con

respecto a la estación de la Av. Olmedo en el estado de reflujo, alcanzando un valor de 1.0 m/s.

Tabla N° 3-6 Velocidades máximas y promedios de corrientes en el río Guayas. Estación N° 1 Av. Olmedo, Fase de marea: Sicigia

Fecha Hora

Velocidad

Promedio

(m/s)

Velocidad

Máxima

(m/s)

Dirección (grados)

Profundidad (m)

Estado

de

marea

21/May/97 10:00 1.0984 1.812 195 1.16 Reflujo

16:00 1.1421 1.5 3 0 Flujo Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-7 Velocidades máximas y promedios de corrientes en el río Guayas. Estación N° 2 Cervecería, Fase de marea: Sicigia

Fecha Hora Velocidad Promedio

(m/s)

Velocidad Máxima

(m/s)

Dirección

(grados)

Profundidad

(m)

Estado de

marea

23/May/97 10:00 1.0753 1.689 217 6.53 Reflujo 17:00 0.8129 0.97 11 0 Flujo

Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-8 Velocidades máximas y promedios de corrientes en el río Guayas. Estación N° 1

Av. Olmedo, Fase de marea: Cuadratura

Fecha Hora

Velocidad

Promedio

(m/s)

Velocidad

Máxima

(m/s)

Dirección (grados)

Profundidad (m)

Estado

de

marea

27/May/97 9:00 0.8617 1.095 12 3.17 Flujo

14:00 0.8745 1.471 137 7.1 Reflujo Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-9 Velocidades máximas y promedios de corrientes en el río Guayas. Estación N° 2 Cervecería, Fase de marea: Cuadratura

Fecha Hora Velocidad Promedio

Velocidad Máxima

Dirección (grados)

Profundidad (m)

Estado de




(m/s) (m/s) marea

29/May/97 11:00 0.8259 1.031 2 1.95 Flujo

16:00 1.0047 1.104 182 0 Reflujo Fuente: INOCAR

Velocidades obtenidas con correntómetro en secciones transversales

Complementario a estas mediciones se realizaron tres secciones de mediciones, distribuidas de la

siguiente manera: la primera a la altura de la Av. Olmedo, la segunda frente a la calle Illingworth y la

tercera a la altura de la Cervecería. En cada una de estas secciones complementarias se realizaron las

mediciones en seis diferentes puntos localizados en forma perpendicular desde el malecón hacia la Isla

Santay. (INOCAR)

Sección Av. Olmedo

Aun cuando el estudio no es multitemporal, se pueden establecer ciertas correlaciones que se evidencian

de la batimetría y los perfiles de corriente obtenidos. Esta sección se ubica en el punto sur del proyecto,

se encuentra en una parte donde el río sufre un recorte en su sección transversal de alrededor del 28.5%

de la sección en la Cervecería Nacional. Además la pendiente del fondo en esta área tiene un gradiente

considerable, en menos de 10 m se alcanza el nivel de los 12 m y este nivel se mantiene hasta los 500

m. Las líneas de flujo convergen en cierta forma tendiendo a concentrarse en las inmediaciones de la

orilla del Malecón, las corrientes en las proximidades de la orilla son fuertes, alcanzando valores de

hasta 1.97 m/s en el nivel de los 6.3 m en bajamar de sicigia, sin embargo en la columna los valores

fluctúan entre 1.0 y 1.40 m/s. a 200 metros de la orilla, las corrientes se estabilizan en valores, éstos se

reducen desde los 1.40 m/s, llegando a 0.80 m/s con profundidad, sobre el cauce navegable en el veril

de los 12 m. Después de los 200 m y hasta los 500 m, los valores son muy estables en la vertical con un

valor medio de 1.40 m/s en la mitad del río y hacia la ribera de Santay los valores de corriente van

disminuyendo, respondiendo a la variación de la profundidad que asciende hasta los 4m y en donde la

corriente llega a valores de 0.88 m/s. (INOCAR)

En esta sección la predominancia del caudal está dada por los primeros 500 m desde la orilla, por tener

las velocidades más altas y las profundidades más considerables. La brusca caída del fondo, en pocos

metros desde la orilla, la intensidad de las corrientes en este sitio y la considerable profundidad del

cauce en el área del proyecto, describen condiciones críticas de erosión y dinámica en esta área, a pocos

metros de la orilla.

Sección Illingworth




En la mitad del proyecto se ubica esta sección, la forma relativamente regular del fondo en los primeros

400 metros desde la orilla, así como también la forma muy suave y definida de la ribera, permiten la

existencia de líneas de flujo paralelas a lo largo de toda el área del malecón actual, tanto superficial

como subsuperficialmente. En condiciones de reflujo, en sicigia, en el área del proyecto se encontraron

mediciones de 0.80 m/s como valor medio y muy pocas variaciones en la vertical. Hacia los 200 m. de

la orilla, la velocidad de la corriente tiende a intensificarse hasta alcanzar una velocidad media de 0.95

m/s. A 500 m. desde la orilla la velocidad media en toda la vertical es 1.05 m/s, donde a su vez se

alcanza la máxima profundidad de la sección. A partir de este punto las velocidades tienden a disminuir

hasta alcanzar valores en la otra orilla de 0.85 m/s. (INOCAR)

Es importante considerar, la ligera depresión en la isóbata de los 7 metros cuya irregularidad frente al

veril de los 6 metros podrían sugerir cierto proceso erosivo menor en la franja de trabajo del proyecto.

Sección Cervecería Nacional

A la altura de la cervecería, el río se presenta extremadamente dinámico, principalmente por la

geomorfología de este sitio. El bajo ubicado hacia el norte del cerro Santa Ana, genera una división de

flujos, uno de éstos, el más cercano a la orilla, se intensifica en la cervecería, lo cual se hace más

evidente con profundidad donde se alcanzan velocidades críticas cercanas a los 2.00 m/s en bajamar de

sicigia; el otro ramal se expande hacia el centro del río ejerciendo su influencia en el cauce de

navegación desde la isobara de los 6 metros hasta el centro del río. Conforme, aumenta la separación

con tierra hasta los 250 metros la velocidad de la corriente alcanza niveles de 2.00 m/s, lo cual

permanece hasta los 5 m de profundidad, en el resto de la sección las velocidades decrecen hasta los

1.25 m/s y desde la mitad del río hacia la orilla en Santay se observa un flujo subsuperficial con

dirección hacia los 100°, que reduce las velocidades en el nivel de los 5 m. La velocidad en los primeros

metros en esta sección bordea igualmente los 1.65 m/s, conservando un patrón regular en cuanto a su

comportamiento. Es notorio en bajamar el aporte del estero de Santay, la corriente se evidencia en toda

la vertical. (INOCAR)

El ramal que circunda el borde de la cervecería, genera una depresión de 12 m, con un gradiente

batimétrico intenso. Esta depresión coincide con los valores altos de corriente que existen en esta

profundidad (2.01 m/s). En pleamar o flujo, la morfología del fondo permite a su vez que la corriente

pueda bordear la cervecería, pero en sentido contrario, en tanto que después de los 200 m las líneas de

corriente, tanto en superficie como con profundidad, se ubican paralelas a la línea del malecón. La

persistencia de este flujo entrampado en esta depresión permite a su vez mantener velocidades altas y

una intensidad de flujo con alta capacidad de transporte y erosión. (INOCAR)




En conclusión, se puede decir que:

En lo relativo a las corrientes superficiales obtenidas con los flotadores, las magnitudes de las

velocidades alcanzadas durante los días de observación fueron mayores en el estado de reflujo que las

observadas durante el flujo, tanto para sicigia como para cuadratura. (INOCAR)

Las direcciones de las corrientes superficiales y subsuperficiales en el sector registran un cambio

periódico con respecto al cambio de marea, observándose que durante el flujo la tendencia es de

dirigirse hacia el noreste, mientras que en el reflujo la tendencia fue hacia el sur-suroeste, siguiendo la

dirección del eje del canal, paralelo a la línea de costa (malecón) frente al cual se hicieron las

mediciones. (INOCAR)

La distribución de corrientes permite establecer dos sitios críticos en el área del proyecto: el de la

Cervecería, especialmente en la curvatura, con altas velocidades y evidencias de erosión, como

resultado de la dinámica en ese sitio. El otro punto está ubicado en la Av. Olmedo, donde las

velocidades de corrientes son considerables y la profundidad de 12 m. (INOCAR)

En el sector centro del proyecto, a la altura de la calle Illingworth, se nota una ligera depresión a 500

metros de la orilla que coincide con valores significativos de corriente, lo cual puede dar indicios de

erosión o socavación lenta. (INOCAR)

Las líneas de corriente, corren paralelas a lo largo del área del proyecto convergiendo en el sector sur

del proyecto, a la altura de la Av. Olmedo, donde la sección transversal se reduce. En cuanto a la

morfología del fondo, no genera patrones que alteren el esquema mencionado, excepto en la curva norte

de la Cervecería, por las características ya señaladas. El patrón de circulación se mantiene en dirección

tanto para el flujo como el reflujo, alterando su sentido únicamente. Es de esperarse, que este

comportamiento, de las líneas de flujo, en el sector sur del proyecto, pueda eventualmente causar

erosión en la ribera del Malecón al sur de proyecto, así como lo indica el análisis histórico de la

batimetría. (INOCAR)

Las corrientes aledañas a la Cervecería, generan corrientes cruzadas tangentes a la orilla, que podrían

ser uno de los agentes causantes de la depositación que se observa en el sector norte, a la altura de la

calle Loja, hacia el sur del proyecto. (INOCAR)

Tabla N° 3-10 Máximos y promedios de velocidad en sicigia, Sección: Cervecería. Estado de

marea: Reflujo




Estación Profundidad

(m)

Velocidad Máxima

(m/s)

Dirección

(grados)

Velocidad Promedio

(m/s)

1 7.88 2.017 163 1.575 2 1.97 1.908 194 1.3986

3 0.00 1.267 208 1.1576 4 7.79 1.773 119 1.2135

5 0.00 1.665 196 1.2988 6 2.00 1.769 205 1.6

Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-11 Máximos y promedios de velocidad en sicigia, Sección: Illingworth. Estado de marea: Reflujo


(m)

Velocidad Máxima

(m/s)

Dirección

(grados)

Velocidad Promedio

(m/s)

1 7.2 0.917 177 0.6907 2 0.0 1.219 154 0.8342

3 1.4 1.63 207 1.2121 4 0.0 1.197 184 0.7251

5 0.0 1.312 205 1.1634 6 1.0 0.963 221 0.8302

Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-12 Máximos y promedios de velocidad en sicigia, Sección: Av. Olmedo Estado de marea: Reflujo


(m)

Velocidad

Máxima

(m/s)

Dirección (grados)

Velocidad

Promedio

(m/s) 1 9.52 1.969 177 1.0131

2 11.35 1.434 258 0.5702 3 8.25 2.506 173 1.3953

4 4.35 2.290 229 1.1868 5 4.00 1.536 209 1.1281

6 2.60 1.795 135 0.8801 Fuente: INOCAR

Secciones transversales simultáneas

En el mes de Agosto se realizaron simultáneamente 2 secciones de corrientes, una a la altura de la

Cervecería y Multicomercio y la otra a la altura de la Cervecería y Astinave. Estas mediciones se las

realizó tanto en flujo como reflujo. En el área del proyecto se observó que en reflujo las velocidades

oscilaron de 0.54m3/s a 2.34 m3/s a la altura de la Cervecería y de 0.60m3/s a 1.16 en la sección de




Multicomercio. Para flujo las velocidades varían de 0.6 m3/s a 2.72 m3/s a la altura de la Cervecería y de

0.10 m3/s a 1.51 m3/s en la sección de Astinave. (INOCAR)

Finalmente, de los cálculos realizados en los estudios de Hidráulica Fluvial (Castro, 1997), se tiene que

para las condiciones de grandes avenidas en el río Guayas (situación que se presenta en un evento El

Niño), el caudal máximo estaría alrededor de los 15.000 m3/s. Correspondiendo a estas condiciones, se

obtuvo que las velocidades se incrementan a medida que la sección transversal disminuye, como era de

esperarse, al dirigirse hacia el sur del área en estudio (Tabla 3-12). (INOCAR)

Tabla N° 3-13 Velocidades en el río Guayas (Caudal = 15 000 m3/s)

Sección Velocidad

(m/s)

Calle Orellana 0.9 Calle Cuenca 1.23

Calle El Oro 1.39

Perfil Esclusas 0.88 Fuente: Fundación Malecón 2000

3.4 Caudales

De acuerdo a los caudales promedios obtenidos del INAMHI (Borbor, 1985), se obtiene que existe una

variación estacional de los caudales del Guayas del 10 al 12.5% entre verano e invierno. De estos

análisis Borbor encontró que existe un máximo en el mes de Marzo y un mínimo en el mes de

Noviembre. Este comportamiento se debe a que el régimen pluviométrico se encuentra concentrado en

los primeros cuatro meses del año, en un 90% (Osorio, 1984). (INOCAR)

Según Osorio 1984, los ríos Babahoyo y Daule, aportan con un 60 y 40% respectivamente del caudal

del Guayas. De los archivos de CEDEGE, para los años 1982-83, se tiene que los caudales máximos del

río Guayas llegaron a 944.9 m3/s en la época seca y a 3858.2 m3/s en la época húmeda. Estos valores

fueron obtenidos de alguno de los afluentes del Guayas como se detalla en la Tabla 3-13. (INOCAR)

Las máximas descargas del río Guayas cerca a Guayaquil, han sido estimadas de 2.500 a 4.000 m3/s

(INOCAR, 1995). Sin embargo, estos valores podrían cambiar dramáticamente para épocas en que se

presenta un evento El Niño Oscilación del Sur (ENOS).

Tabla N° 3-14 Caudales de los principales afluentes del río Guayas

Afluente o

río

Caudal

Promedio (m3/s)

Caudal

Máximo (m3/s)

Estación

del año

Daule 33.66 241.85 Verano




1339.08 1987.85 Invierno

Vinces 79.61 429.99 Verano

709.76 952.26 Invierno

Catarama 57.34 265.96 Verano

569.14 868.84 Invierno

Clementina 1.63 7.43 Verano

37.42 49.25 Invierno

Total Guayas 172.24 94.49 Verano

2665.39 3858.2 Invierno Fuente: CEDEGÉ (Secretaría del agua, Senagua)

Figura N° 3-9 Valores de Q máximo en época de lluvia y estiaje para diferentes ríos en la cuenca

Fuente: INOCAR Elaborado por: Marlon M. Mosquera M.

Cálculos realizados para los estudios de diseño en el Proyecto Malecón 2000 (Castro P., 1997)

determinan que el caudal pico del río Guayas podría alcanzar los 15.000 m3/s. De éstos, pasan frente a

Guayaquil un 60% y el resto, por el borde este de la isla Santay.

De los cálculos de caudales realizados por el INOCAR en 1997 (Tablas 3-14 y 3-15), correspondientes

a dos etapas de muestreo: 5, 10, y 11 de Junio y 5 y 6 de Agosto, respectivamente, se tiene que estos

valores sobrepasan los máximos obtenidos por el INAMHI en años anteriores. Este comportamiento se

originó por un lado, debido a la presencia de un evento “El Niño” el mismo que se caracteriza por el

incremento de precipitaciones en la cordillera. Por otro lado, estos valores se debieron a que los

Series2, DAULE, 1987.85

Series2, VINCES, 952.26

Series2, CATARAMA,

868.84

Series2, CLEMENTINA,

49.25

Series2, GUAYAS, 3858.2

Qm

áx (

m3/s

)

Ríos

Río vs. Qmáx (m3/s)




caudales obtenidos por el INAMHI representan netamente el aporte de los ríos, no así el cálculo de los

caudales del río Guayas a la altura del Malecón Simón Bolívar en la que la acción de la marea es factor

determinante en los valores obtenidos de los mismos. Entonces se tiene que, por la influencia del mar

hay un caudal parcial por marea, un caudal parcial por río y uno por escorrentía de menor magnitud (QT

= Qrio + Qmarea + Qx.). Finalmente, otro factor que ejerce influencia en los resultados obtenidos es la

precisión de los equipos utilizados como lo es el correntómetro auto contenido S4, el mismo que trabaja

con principios magnéticos. (INOCAR)

Tabla N° 3-15 Caudales en el río Guayas (Junio 10, 1997) Estación: Cervecería. Estado de

marea: Reflujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)

Cervecería (Reflujo)

1892.67 1.56 2952.57

2297.33 1.40 3216.26 1954.67 1.16 2267.42

1942.00 1.10 2136.20 2126.67 1.29 2743.40

1340.67 1.60 2145.07

Caudal Total (m3/s) 15460.92

Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-16 Caudales en el río Guayas (Junio 11, 1997) Estación: Illingworth. Estado de marea: Reflujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)

Illingworth (Reflujo)

1299.40 0.69 896.59 1815.76 0.83 1507.08

2490.30 0.98 2240.49 1824.24 0.72 1313.45

1363.64 1.16 1581.82 827.88 0.83 687.14


Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-17 Caudales en el río Guayas (Junio 5, 1997) Estación: Avda. Olmedo. Estado de marea: Reflujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)




Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)

Av.Olmedo (Reflujo)

1904.88 0.84 1600.10

2118.05 0.57 1207.29 1679.02 1.40 2350.63

985.37 1.34 1320.40 665.85 1.09 725.78

165.85 0.91 696.92


Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-18 Caudales en el río Guayas (Agosto 6, 1997) Estación: Cervecería. Estado de marea: Flujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)

Cervecería (Flujo)

1623.5 1.5 2435.25 3217.5 1.55 4987.13

2960.0 1.16 3433.60 2279.0 0.71 1618.09

3217.5 0.98 2992.28 2505.0 1.38 3456.90


Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-19 Caudales en el río Guayas (Agosto 6, 1997)Estación: Astinave. Estado de marea: Flujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)

Astinave (Flujo)

3971.5 1.06 4209.79

4250.0 0.506 2150.5 1630.0 0.35 570.5


Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-20 Caudales en el río Guayas (Agosto 5, 1997)Estación: Cervecería. Estado de marea: Reflujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s) Cervecería 1631.25 1.34 2185.88




Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s) (Reflujo) 1825 1.58 2883.5

1667.5 1.24 2055.3 1661.75 1.88 3124.09

2304.25 1.195 2753.58 653.75 1.11 725.66

292.5 1.62 473.85


Fuente: INOCAR

Tabla N° 3-21 Caudales en el río Guayas (Agosto 5, 1997)Estación: Multicomerio. Estado de marea: Reflujo

Estación Área

(m2)

Velocidad

(m/s)

Caudal

(m3/s)

Multicomercio (Reflujo)

2741.25 0.75 2055.938 3186.50 0.95 3027.17

2487.50 0.98 2437.75


Fuente: INOCAR

En las Tablas 3-15 hasta 3-21, se observan los cálculos obtenidos de caudales. A la altura de la

Cervecería Nacional encontramos un caudal de 15.460,92 m3/s (Junio 10 de 1997) y 14201.86 m3/s

(Agosto 05 de 1997) en reflujo y un valor de caudal de 18.923,25 m3/s (Agosto 06 de 1997) en flujo.

(INOCAR)

En el área frente al malecón, se encuentra un caudal promedio en flujo de 6.930,79m3/s (Agosto 06 de

1997), a la altura de Astinave y en reflujo un valor promedio de 8.063,84 m3/s (Junio 5 y 11 de 1997) y

7.520,86 (Agosto 05 de 1997). De estos valores se obtiene que en reflujo, 47.8% del caudal total está

pasando por el borde este de la isla Santay y 52,2% pasan frente al Malecón Simón Bolívar. En flujo,

esta relación no funciona debido principalmente a la acción que ejercen las mareas, las que aportan con

un volumen de agua extra, la que se encontrará con la proveniente de aguas arriba. A causa de esto, las

velocidades disminuirán en flujo como lo demuestran los estudios de circulación en el área (ver numeral

correspondiente). (INOCAR)

Finalmente, cálculos realizados durante el Estudio Hidráulico Fluvial (Castro P., 1997) determinan que

por las condiciones de remanso durante el flujo, “se produce una acumulación de volúmenes de agua

que deben agregarse al ingresado por la marea”. De estos estudios, Castro obtuvo que los caudales pico




en el estero de El Gallo (borde este de la isla Santay) serían aproximadamente de 6.300 m3/s y en el río

Guayas frente al Malecón Simón Bolívar, de 9.500 m3/s. Estos corresponderían a descargas de

volúmenes de agua ingresando por la marea y que dan una relación 40% y 60% respectivamente.

(INOCAR)

Es de anotar que en el área de la Cervecería Nacional, los valores obtenidos en reflujo corresponden al

caudal total de nuestra área de estudio, ya que representan el aporte recibido tanto por el río Daule como

el Babahoyo. De la información de precipitación obtenida del INAMHI y que corresponde a los días de

muestreo para Agosto y Junio, se tiene que en los días estudiados, la precipitación en estaciones

ubicadas en los principales afluentes del Guayas fue cero excepto en la estación del río Babahoyo en la

que el valor acumulado fue de 9.8mm para el mes de Junio. Por este motivo, los caudales obtenidos en

reflujo sobre todo del mes de Agosto, representan aproximadamente el caudal aportado por los ríos

(Daule y Babahoyo) cuando la contribución por lluvia es cero. (INOCAR)

3.5 Condiciones ambientales Región Costa

La provincia de Tumbes-Guayaquil presenta un bioclima que varía entre el xérico (e. g. Santa Elena) al

pluviestacional húmedo (e.g., San Sebastián). La región costera sur presenta una precipitación anual

inferior a los 1.000 mm y presenta generalmente un período sin lluvias que excede los 8 meses; no

obstante, una continua cobertura de niebla en esta época reduce el efecto de desecamiento y la

temperatura del suelo. La neblina nocturna en áreas próximas al Pacífico provee de una humedad

atmosférica sustancial que es captada por la vegetación a manera de lluvia horizontal especialmente en

las cumbres de las serranías costeras. (MINISTERIO DEL AMBIENTE)

Por otro lado, el gradiente de humedad ambiental se incrementa de oeste a este conforme el paisaje gana

altitud en las serranías costeras de Chongón-Colonche pasando de una vegetación semidesértica a un

bosque pluvial húmedo en menos de 50 km de distancia. Estos patrones climáticos han determinado la

presencia de tres grandes unidades de vegetación: los bosques xerofíticos de la Costa, los bosques

pluviestacionales y pluviales de las serranías costeras y los matorrales xerofíticos del perfil costero.

Naranjo (2002) describe lo siguiente: "Jiménez (1975), menciona que el Golfo de Guayaquil recibe

principalmente la influencia de agua dulce del río Guayas, que tiene una longitud de 50 km, debiendo

entregar al mar una cantidad de agua dulce de 850 m3/s y un aporte de sedimentos del orden de 36 800

toneladas por día con variaciones estacionales. Existen 2 estaciones al año, la época húmeda de enero

a mayo, se caracteriza por la abundante precipitación con lo que la descarga del río Guayas es mayor.

Para esta época aumenta la temperatura superficial con un promedio de 25 C y una baja salinidad

superficial entre 20 a 31 UPS y en la época seca de agosto a noviembre se caracteriza por la influencia




de la corriente fría del Perú con temperaturas de 23 a 25 C y aumentando la salinidad de 30 a 32 UPS,

(Arcos 1978). Arcos (po. cit), en el estudio de la biomasa planctónica y Copépodos en el estuario

interior del Golfo de Guayaquil, registró valores de oxígeno entre 5.58 a 7.64 ml/l con gradientes

verticales en los cuales la cantidad de oxígeno disuelto decrece con la profundidad."

3.6 Velocidad y dirección del viento

En la tabla siguiente se puede observar los vientos predominantes, dirección y la velocidad media,

así como también la frecuencia durante cada mes del año.

Tabla N° 3-22 Velocidad de viento y direcciones predominantes

ESTACIÓN METEOROLÓGICA DE GUAYAQUIL-INOCAR LAT.: 02° 16´ S LONG.: 79° 54´ W CLIMATOLOGÍA DE VIENTOS PREDOMINANTES 1981-2010

Mes Parámetros N NE E SE S SW W NW C

Enero Frecuencias (%) 6.8 9.3 3.0 5.3 7.6 24.9 5.6 2.4 35.3

Velocidad media (m/s) 2.0 2.2 1.8 1.9 2.4 2.2 1.9 1.7 0.0

Febrero Frecuencias (%) 8.2 12.9 4.8 5.2 5.4 15.6 5.2 2.7 40.1


Marzo Frecuencias (%) 6.5 9.8 3.6 5.6 5.9 19.0 5.7 3.0 41.0


Abril Frecuencias (%) 6.0 9.6 3.5 4.8 6.6 22.2 4.8 2.9 39.7


Mayo Frecuencias (%) 3.2 3.7 1.5 5.0 9.8 37.3 6.8 1.3 31.6


Junio Frecuencias (%) 1.7 1.7 1.2 4.7 12.5 51.5 7.0 1.1 18.6


Julio Frecuencias (%) 1.1 1.5 1.0 4.6 12.4 57.1 7.4 0.8 14.1


Agosto Frecuencias (%) 0.4 0.4 1.2 5.5 16.0 53.6 8.5 1.7 12.7


Septiembre Frecuencias (%) 0.5 0.9 1.0 5.4 16.2 54.1 8.5 1.8 11.7


Octubre Frecuencias (%) 0.4 0.7 1.2 5.8 15.1 56.5 8.9 1.8 9.8





Noviembre Frecuencias (%) 0.7 0.7 1.2 6.8 15.0 54.3 7.4 1.1 13.0


Diciembre Frecuencias (%) 2.5 2.5 2.4 5.0 13.4 43.1 6.7 2.0 22.4


Fuente: División de Meteorología INOCAR




4 Geología Territorial y local

Figura N° 4-1 Mapa Geomorfológico del Ecuador Fuente: http://www.geoportaligm.gob.ec/portal/index.php/geoeduca/atlas-nacional-del-ecuador/atlas-geografico-

nacional-del-ecuador-2013/atlas-nacional-del-ecuador-2013-medio-ambiente




4.1 Configuración Tectónica

El Golfo de Guayaquil se encuentra ubicado sobre una falla tectónica, específicamente en esta zona se

encuentran las placas de Nazca y la del Pacífico, por esta razón esta zona está clasificada de alta

actividad sísmica. En la parte externa y siguiendo la costa Pacífica hacia el Sur (Perú) existe una fosa

marítima.

El país hace parte del llamado cinturón de fuego, toda esta zona corresponde a las cordilleras de los

Andes, las cordilleras antes mencionada prácticamente divide al país de Norte a Sur, por ende existen

las variaciones del tipo de suelo y geológica.

4.2 Unidades Geomorfológicas y Geomorfología

En ciertas regiones la forma del terreno tiene especial relevancia en la distribución espacial de los

ecosistemas por su influencia en el tipo de agua de inundación y la frecuencia de éstas.

En zonas montañosas el relieve del terreno impide que los ríos tengan áreas de inundación extensas por

lo cual los regímenes de inundación tienen una incidencia menor en la distribución de ecosistemas de

montaña, a todo esto se aplica una excepción en la zona de páramos donde es importante evidenciar

áreas susceptibles a inundaciones donde pueden presentarse diferentes ecosistemas azonales propios de

esta zona. Por el contrario, en las tierras bajas como la Costa o Amazonía, dominadas por relieves

suaves, la capacidad de inundación de los ríos es más amplia y por lo tanto su efecto en la distribución

de ecosistemas y en el impacto a los habitantes adquiere una relevancia mayor. Es importante notar que

en relieves de montaña la distribución de los ecosistemas y valles está estrechamente asociada a la

variación bioclimática, biogeográfica y de pisos altitudinales. Al contrario, en tierras bajas, donde no

existe una gran variación bioclimática, la distribución de los ecosistemas está estrechamente relacionada

con el meso y macrorelieve (Báez et al. 2010)

4.2.1 Geomorfología del Sistema Fluvial

La actual cuenca del Guayas originalmente fue una gran falla longitudinal orientada de Norte a Sur, que

con el paso del tiempo fue llenada de material de arrastre. En este panorama el sistema fluvial del

Guayas transcurrió modificándolo y transformándose asimismo, sucesiva y alternativamente hasta

conseguir un estado de equilibrio que al final siempre era cambiante. (CEDEGE)

Los principales ríos del sistema fluvial del Guayas han cambiado grandemente sus cauces, a través del

tiempo. Se deduce que el río Vinces es el que mayor desplazamiento ha causado. Al parecer

originalmente se destacan dos sistemas fluviales que discurrían en sus propios controles estructurales.




El sistema del actual río Daule y el conformado por el de los ríos Vinces y Babahoyo con toda su

secuela de erosión y depositación de sedimento que han transformado sus áreas de influencia. De éste

último sistema finalmente se separaron los dos ríos posiblemente con una serie de transformaciones

concomitantes en el sistema. (CEDEGE)

También se presume que los ríos Vinces y Babahoyo fueron formados por la unión de los ríos Ventanas

y Quevedo ocurrido entre la zona de Quevedo y Mocache.

La zona que atravesaba el río Vinces probablemente quedó a un nivel superior al del otro sistema, sea

por depositación lateral de sedimentos, debido a los repetidos desbordes o por descenso del nivel del

valle del otro sistema. Entre la cuencas de los ríos Babahoyo y Ventanas debe haberse producido una

depositación de sedimentos a gran escala con una orientación dada por las actuales poblaciones de

Valencia y San Carlos determinando, por esta causa, que los ríos indicados se separaran, iniciándose

independientemente sus propios procesos geomorfológicos, lo que ha dado lugar a que actualmente se

deslicen en valles grandemente modificados, debido a la permanente inmigración hacia el oeste.

(CEDEGE)

Clasificación Genética del Sistema Fluvial

Los ríos de la zona del proyecto se originaron en las estribaciones de la Cordillera Occidental de los

Andes. Esto hace que el sistema fluvial sea de origen montañoso, cuyas características principales son la

de experimentar fuertes pendientes, de ser el sistema densamente ramificado y los afluentes, cursos de

corta longitud. Las fuertes pendientes de los ríos en las estribaciones andinas le dan un gran poder de

erosión, siendo esto efectivo en conformidad con la naturaleza geológica de sus lechos. (CEDEGE)

Se puede considerar que más o menos hasta la cota 200 se apreciaría esta condición de ríos de montaña

en la zona del proyecto. A partir de esta cota los cursos comienzan a ser ríos de llanura donde se tornan

apacibles y anchos de cauce, de forma meándrica por atravesar zonas de origen aluvial. El transporte de

sedimentos en esta zona es característico por estar constituido principalmente por material fino y más

aún en suspensión donde la depositación y la erosión se producen alternativamente. También la erosión

de banco constituye un fuerte aporte a la producción y transporte de sedimentos. (CEDEGE)

4.3 Estratigrafía y Suelos

Últimamente la Sección de Geotecnia del Departamento de Hidrología de CEDEGE, de los estudios

realizados para el Proyecto de Presa Baba (Proyecto de Presa Baba, Informe Preliminar Sección de

Geotecnia CEDEGE) provee información en cuanto a la constitución de los suelos en sus estratos

superiores y en sectores concernientes al área de estudio. Así, en la región de Baba el suelo se clasifica




como limo arcilloso-arenoso con un 24% de arena fina de color café oscuro; en la zona de Quevedo, se

encuentra un suelo limo-arcilloso-arenoso con un 24% de arena fina de color café oscuro; en la zona de

Quevedo se encuentra un suelo limo-arcilloso-arenoso con un 24% de arena fina y de color café; en la

zona del Vinces y en las terrazas medias el suelo es limo-arenoso, café amarillento; en la terraza alta se

encuentra una arcilla amarilla; en el lecho de los cauces el suelo es de tipo aluvial clasificado como limo

arenoso, de color café amarillento. (CEDEGE)

Los suelos de la zona forestal oriental son de origen volcánico de formación reciente. Superiormente las

capas son de carácter gredoso con proporciones de arena que aumentan con la profundidad. La

vegetación protege a los suelos contra la erosión que además tienen un buen drenaje. Parece ser que la

agricultura nómada es un factor de deforestación, exponiendo los suelos a la erosión. Este tipo de

agricultura es practicada por personas que en busca del sustento para su familia se internan en los

bosques porque la sequía u otra causa los ha obligado a desplazarse. Derriban indiscrimidamente los

árboles por todo el bosque, se los quema o dejan que se pudran. Cultivan el área despejada hasta el

agotamiento del suelo, la abandonan y eligen otra área. Esta práctica desprotege al suelo aparte de que

lo debilita y lo vuelve infértil por la destrucción del humus debido a la acción del sol. (CEDEGE)

4.4 Hidrología y Meteorología

El área de estudio comprende los sistemas fluviales de los ríos Vinces, Catarama y San Pablo que hacia

aguas abajo conforman el río Babahoyo. Estos ríos y sus ramificaciones en el curso superior, nacen en

las estribaciones de los Andes, en donde corren encajonados para luego, en cauces amplios y profundos,

recorrer las llanuras y partes bajas en donde los problemas de inundación son frecuentes en la época de

lluvias. (CEDEGE)

En la actualidad el área de estudio cuenta con 26 estaciones climatológicas de las cuales 15 sólo

registran lluvia y están dotadas de pluviómetro y pluviógrafo o de ambos. Las restantes miden además

otros parámetros como: temperatura, evaporación, velocidad del viento, heliofanía. del total de estas

estaciones, 3 pertenecen a CEDEGE y 23 al INAMHI; y, en general la información meteorológica se

encuentra desde 1962, excepción hecha para Isabel María y Guayaquil, de la cual hay registros desde

1915 y 1930 respectivamente. (CEDEGE)

Considerando la lluvia media de las principales subcuencas de la zona de estudio, la pluviosidad en ella,

en términos de promedios multianuales, varia de 1500 mm a 2700 mm aproximadamente, para períodos

que se encuentran entre 1963 y 1981 y su tendencia es creciente de Sur a Norte. En cuanto a valores

puntuales, los mayores valores se encuentran en las partes altas de la ladera Occidental de los Andes y

son mayores aún en la parte Norte. (CEDEGE)




En cuanto a la información hidrométrica, existen 13 subcuencas controladas de cuyos cursos de agua se

registran niveles y se realizan aforos. De las estaciones hidrométricas, 7 son de CEDEGE y 6 del

INAMHI. De las subcuencas del río Baba, del Quevedo y del Vinces que son las principales subcuencas

en la zona de estudio, existe información de caudales desde 1965, 1963 y 1964 respectivamente, hasta el

presente. (CEDEGE)

Los registros de las estaciones hidrométricas en la zona de estudio permiten establecer que en la

Estación Vinces en Vinces se tiene un caudal promedio anual de 212.5 m3/s. con un volumen de

escurrimiento anual promedio de 6700x106 m3, valores que corresponden a un período de 1964 a 1979.

Dentro de esta cuenca se encuentran las subcuencas Baba D. J. Toachi y Quevedo en Quevedo.

(CEDEGE)

En la parte sur se halla la cuenca Zapotal en Catarama que tiene un caudal promedio anual de 196 m3/s

con un volumen de escurrimiento anual promedio de 6150x106 m3 obtenidos de un periodo de registro

que va de 1971 a 1978. Esta cuenca comprende las subcuencas Zapotal en Lechugal y Echeandía en

Echeandía. (CEDEGE)

4.5 Geología Estructural

Es posible que los estudios más recientes sobre geología de la cuenca del Guayas, sean aquellos

realizados por Guayasconsult. De los informes que esta empresa presentó en su oportunidad, se han

revisado aquellos que dentro de su área tratan este aspecto: Zona I. Informe de Prefactibilidad, Febrero

1970; Zona IV, Informe de Prefactibilidad, Febrero 1970; Zona VI, Apéndice G, Suelos, Agosto 1970;

Hydrological Reconnaissance of teh Lower Guayas BAsin, February 1970. (CEDEGE, s.f.)

De ellos se conoce que la cuenca del Guayas comprende cuatro regiones geomorfológicas:

1.- Cordillera de Balzar

2.- Cordillera de Chongón y Colonche

3.- Estribaciones Occidentales de los Andes

4.- Planicie del Guayas

La zona de estudio del proyecto de la Zona Baja de la cuenca del Guayas se localiza sus 3/4 partes en la

cuarta región; la 1/4 restante se ubica en la tercera de las regiones mencionadas. La planicie del Guayas

es una vasta zona aluvial considerablemente plana. La naturaleza de sus suelos confirma la tesis de que

originalmente era una depresión longitudinal cubierta por el mar y orientada de Norte a Sur. Esta




depresión ha sido rellenada a través del tiempo y en forma gradual por el Norte y por el Este con el

material arrastrado por los ríos. Este material estaba formado principalmente por arcilla con aportes de

arena y limo que ha ido ubicándose en las márgenes de los cursos de agua. Estos depósitos decrecen en

espesor conforme se orientan hacia el Sur y el Oeste. (CEDEGE)

El cuarto restante de la zona de estudio, tiene correspondencia con la zona IV, una de las zonas en que

la cuenca del río Guayas fue dividida inicialmente para su estudio. La base geológica de esta zona es

una formación de roca volcánica basáltica dura con intercalaciones de rocas sedimentarias y

posiblemente intrusivas. El material de la parte alta de los cerros ha sufrido profundamente el efecto de

la intemperización y el material más grueso ha ido concentrándose en los flancos elevados mientras que

la arena fina y los limos se acumulan en la parte central de las llanuras de inundación. (CEDEGE)

(Soledispa, 2002) La Geología de la ciudad de Guayaquil está enmarcada completamente en el Hoja de

Guayaquil, escala 1:100 000, editada en 1979 por la dirección General de Geología y Minas,

actualmente CODIGEM, y que forma parte del Mapa Geológico del Ecuador. Una breve descripción es

la siguiente:

Hacia el Norte de la ciudad, especialmente en las partes elevadas (cerros del Carmen y Santa Ana,

cerros de Durán, San Eduardo, Fábrica de Cemento Rocafuerte y Urdesa), afloran rocas del Cretáceo

Superior y Terciario Inferior, en el extremo de la Cordillera Chongón Colonche. Las primeras

clasificadas como: areniscas, grauvacas, tobas y aglomerados, pertenecientes a la Formación Cayo, de

edad Senoniana (Bristow, 1975b), la cual fue definida por Olson (1931) en Puerto Cayo, la localidad

tipo, y se presenta como una secuencia de estratificaciones delgadas a gruesas, generalmente con

buzamiento hacia el sur; así como argilitas silicificadas pertenecientes al miembro superior de la

Formación Cayo, conocido como Miembro Guayaquil (Bristow, 1975b) y cuya edad es Maestrichtiana,

llegando posiblemente a Daniana (Thalman, 1946; Sigal, 1968). Los afloramientos de este Miembro se

observan en las antiguas canteras del cerro San Eduardo (2 10.8' -S 79 52.7' W), extendiéndose hasta

la Cordillera Chongón-Colonche y en los cerros de Durán. (Soledispa, 2002)

En cambio, las rocas del Terciario Inferior corresponden a la Formación San Eduardo, definida como

Caliza de San Eduardo por Landes (1944), y como Formación San Eduardo por Williams (1947), la

misma que aflora en las canteras de la Fábrica Nacional de Cemento Rocafuerte (2 11.0'-79 56.2'),

extendiéndose hasta la falda de los cerros Chongón-Colonche, y caracterizada por calizas bien

estratificadas, de color gris claro a crema, localmente negras y generalmente densas. Esta Formación se

encuentra en contacto discordante con la Formación Cayo subyacente, y su edad es Eoceno Medio.

(Soledispa, 2002)




Hacia el sur y este de la ciudad afloran sedimentos cuaternarios que cubren la mayor parte del terreno,

el mismo que es muy plano, constituido por pequeñas terrazas de arena y arcilla, así como depósitos

aluviales (Holoceno), consolidados por manglares y conformados por lodos alrededor de los ríos, que

forman el drenaje del río Guayas (INOCAR, 1997). (Soledispa, 2002)




5 Sedimentología

5.1 Sedimentos superficiales de fondo

Soledispa (2002) establece que: En base a los resultados obtenidos del análisis granulométrico se

elaboró la Figura 5-1, la misma que representa el mapa de distribución de los sedimentos superficiales

de fondo según su textura. Se debe señalar que esta distribución es aproximada, ya que a partir de los

puntos de muestreo se ha extendido el color que representa el tipo de sedimento, asumiendo que dicho

material continúa un poco más allá de las estaciones de muestreo. En la Figura 5-1 se aprecia cuatro

tipos de material sedimentario, los mismos que en orden de predominancia son:

Figura N° 5-1 Mapa de distribución de los sedimentos según su textura.

Fuente: Soledispa 2002

a) Limo

El limo, de grano medio, es el sedimento que predomina en el área de estudio, con un 64.89 a 87.10%

de este material, es mal clasificado, con asimetría positiva. Se localiza principalmente en el sector del

río Babahoyo, comprendido entre el Puente Rafael Mendoza Avilés hasta frente al Cerro de Durán,

extendiéndose en una franja que cubre casi todo lo largo y ancho del sector antes mencionado.

b) Arena

La arena de grano fino es el segundo material sedimentario predominante en esta área, con un 79.36 a

99.70% de dicho material; mal clasificada, asimétricamente positiva. Se localiza principalmente desde

el sector del Puente Rafael Mendoza, en el río Daule, hasta frente al Cerro Santa Ana. También se

aprecian pequeños parches de arena a lo largo del sector donde desemboca el río Babahoyo,




principalmente el playón que se extiende paralelo a la ribera de la Ciudadela La Puntilla (Estación 4 y

22).

La mayoría de las muestras arenosas son mal clasificadas, pero también hay muestras con una buena

clasificación de sus granos (Est. 3 y 14), lo cual se debe a que en esas áreas la corriente del agua es bien

dinámica.

c) Arena-limosa

Este tercer tipo de sedimento está conformado por fango, es decir, una mezcla de arena con limo en la

que predomina la primera (entre 52.8 a 59.52% de arena), teniendo además arcilla pero en menor

proporción; son mal clasificados, y se presenta en pequeños parches.

d) Limo-arenoso

Este cuarto tipo de sedimento es también fangoso, es decir, una mezcla de limo con arena en la que

prevalece el primero (51.97% de limo; Est. 8); es mal clasificado, asimétricamente positivo, y se

localiza en la margen derecha del río Daule, tomando como referencia la dirección de la corriente del

río, donde la dinámica del agua es moderada, condición que favorece la depositación de material fino.

Tanto la arena como el material fino (limo y arcilla), este último transportado en suspensión, provienen

de los dos afluentes del río Guayas: el Daule y el Babahoyo. En cuanto a la mala clasificación que

presenta la mayoría de las muestras de sedimentos de fondo, ésta se debe a que están conformadas por

mezclas de granos de diferentes tamaños, originadas por el movimiento que ejercen las corrientes de

marea, en su ascenso y descenso por el río. La asimetría positiva que presentan las muestras de

sedimentos, tanto arenosas como limosas (poseen un exceso de material fino), permite suponer que en la

fecha del muestreo el área de estudio estaba sometido a un proceso de depositación.

5.2 Sedimentos que conforman el nuevo islote en la desembocadura del río Daule

Soledispa (2002) enuncia que: En base al reconocimiento geológico efectuado en el nuevo islote, así

como al análisis granulométrico de las muestras de sedimentos tomadas en el mismo sector, se

determinaron dos sectores:

1. Aproximadamente las dos terceras partes del islote, lado norte, están cubiertas por una capa de fango,

es decir, una mezcla de limo, arena y arcilla, estos dos últimos en menor proporción. Esta capa hace que

el lado norte sea más alto que el lado sur. En este sector el porcentaje entre limo y arena, en profundidad

es muy variable ya que hay lugares en los que el piso es menos consistente que otros, y dependiendo de

esto se puede caminar con mayor o menor dificultad. En la parte central de esta área hay vegetación.




En un reconocimiento geológico efectuado en febrero de 2001 se observó lo siguiente: Esta capa tenía

un espesor aproximado de 1 a 2.5 metros, medido en la orilla izquierda del islote (lado del río

Babahoyo), el mismo que iba aumentando a medida que se extendía hacia el centro del mismo. La capa

yacía sobre una arena de grano fino. Había vegetación en la parte central debido a que la capa de fango

afloraba inclusive hasta en pleamar, es decir, no se inundaba, lo cual favorecía su desarrollo.

Por la presencia de canales formados por el río Daule, y que atravesaban el islote, se dedujo que la

corriente de los ríos estaba lavando el sedimento fangoso, transportando río abajo o río arriba, o a sus

alrededores, dependiendo de la marea.

2. La otra tercera parte, lado sur del islote, a una cota más baja que la anterior, está conformada por

arena de granulometría fina.

En otros reconocimientos efectuados en febrero y mayo de 2002, se pudo apreciar que el espesor de la

capa de fango en la ribera izquierda había cambiado, ya que ahora tenía aproximadamente 2.5 a 3

metros, por lo que se dedujo que el agua de los dos ríos continuaba socavado el islote, cambiando en

forma paulatina su morfología. Los canales a través del islote habían aumentado, especialmente del lado

del río Babahoyo.

Esta socavación permite suponer que en el caso de no presentarse en un futuro cercano, lluvias

torrenciales como las que se manifiestan ante un evento El Niño, las mismas que provocan un acarreo

considerable de material limo-arcilloso, la capa de material fangoso podría ser lavado, quedando

solamente arena. Además, también podría desaparecer la vegetación ya que no habría el material sobre

el cual se sustenta, que en este caso es el fango. Es posible que este proceso de depositación de

sedimentos finos en el islote, alternada con periodos de socavación de este mismo material, podría haber

estado ocurriendo a través de los años.

5.3 Sedimentos en suspensión

Los resultado obtenidos del análisis de las muestras de agua tomadas en flujo, presentan valores de

carga de sedimentos en suspensión que oscilan entre 0.12 y 0.20 g/l en el nivel superficial, y entre 0.27

y 0.74 g/l en el nivel de fondo. En reflujo en cambio, los valores del nivel superficial están

comprendidos entre 0.07 y 0.27 g/l, y para el nivel de fondo entre 0.19 y 0.47 g/l. En estos resultados

claramente se aprecia que la carga de sedimentos en el nivel de fondo, por lo general siempre es mayor

que la del nivel superficial, lo cual se debe a que la corriente, en ese nivel de muestreo, produce una

mayor resuspensión de los sedimentos del lecho del río, especialmente cuando alcanza mayor velocidad




la corriente de marea. Según Jaillard (ORSTOM, 1993), "cerca del fondo de un estuario pueden

formarse lentes de agua con muy alta concentración de materia en suspensión" (Soledispa, 2002) .

Comparado los valores promedios de los dos niveles de muestreo: superficial y de fondo, se tiene que

en los ríos Guayas y Babahoyo, en la marea de flujo, hay una leve mayor concentración de sedimentos

en suspensión con 0.39 g/l y 0.2 g/l, respectivamente. Esta mayor concentración en el río Guayas, tanto

en flujo como en reflujo, se debe a la confluencia de los sedimentos en suspensión transportados por sus

dos afluentes: Daule y Babahoyo. En cambio en el río Daule, la mayor concentración se presenta en

reflujo con 0.29 g/l, lo cual se debe a la mayor resuspensión de sedimentos del fondo y de las orillas, al

unirse la corriente de marea con la corriente normal del río. Es posible también que en flujo, la corriente

del Daule transporte una mayor cantidad de sedimentos en suspensión, como sucede en el Babahoyo,

pero como el islote actúa como un dique natural, la corriente de marea es retenida, por lo que el material

suspendido tiende a depositarse llegando al área de muestreo (Est. 2) bien disminuido (Soledispa, 2002).

5.4 Estudio comparativo de los sedimentos del área de confluencia de los ríos Daule y Babahoyo

Soledispa (2002) señaló que en febrero del 2001 se llevó a cabo un muestreo de sedimentos

superficiales de fondo y en resuspensión en el mismo sector, así como en las mismas estaciones en que

se efectuó el muestreo para el presente trabajo (Figura 5-2). El análisis de las muestras dio como

resultado una predominancia de arena de grano fino a medio, moderadamente clasificada

asimétricamente positiva y se localizaba en una amplia franja que se extendía desde la desembocadura

del río Daule hasta frente al Cerro Santa Ana, y desde la desembocadura del río Babahoyo hasta frente

al Cerro de Durán. También se encontraron otros tipos de sedimentos pero en menor proporción como

son: limos y mezclas de éste con arena, y se presentaban en pequeños parches.

Figura N° 5-2 Comparación de la textura de los sedimentos tomados en el 2001 y 2002, sector de confluencia

Daule y Babahoyo. Fuente: Soledispa 2002




Soledispa (2002) opinó que: Tomando como base los dos muestreos de sedimentos llevados a cabo en

el mismo sector, pero en diferentes años (Febrero de 2001 y Febrero de 2002), se efectuó un estudio

comparativo de la textura de dichos sedimentos, cuyo resultado es el siguiente:

En el sector de la desembocadura del río Daule hasta frente al Cerro Santa Ana, los cambios en la

granulometría de los sedimentos han sido mínimos, ya que en ambas figuras se aprecia el predominio de

arena de grano fino, a excepción de la Est. 1a de la Figura 5-2, en donde antes había una mezcla limo-

arenosa; pero ahora, aunque subsiste la mezcla, ha aumentado el porcentaje de limo (Est. 1 de la Figura

5-2), debido a que en ese sector la dinámica del agua es más moderada.

En cambio, en el sector comprendido entre la desembocadura del río Babahoyo hasta frente al Cerro de

Durán, si se aprecia una variación significativa en la granulometría de los sedimentos, ya que donde

antes predominaba una arena media a fina o una mezcla de arena-limosa (Figura5-2), actualmente dicho

sector está tapizado de un material limoso (Figura5-2).

Es posible que la depositación de material fino (limoso) en el área de confluencia de los dos ríos,

especialmente en el sector del río Babahoyo, se deba a que los afluentes del río Guayas continúan

acarreando el material fangoso depositado en el lecho de los mismos en el último evento El Niño (año

97-98). Además, las lluvias de este último invierno, que en ciertos sectores de la cuenca Baja del

Guayas provocaron inundaciones, podrían también haber causado escorrentías en la parte alta y media

de la cuenca, produciendo erosión y el consiguiente transporte del material sedimentario hacia la parte

baja hasta su depositación. Por último, parte del material fangoso socavado en el islote podría también

estar siendo depositado en los alrededores.

En cuanto al mínimo cambio en la granulometría de los sedimentos en el lado de la desembocadura del

río Daule, esto posiblemente se debe a que como el islote actúa como un dique natural, al frenar la

corriente de agua, aumenta su fuerza al tratar de pasar por el estrecho canal, condición que no favorece

la depositación de material limoso, y por el contrario, tiende a lavar dicho material tal como se puede

apreciar en la Estación 8 de la Figura 5-2, en donde antes predominaba el limo, pero ahora hay una

mezcla de arena-limosa (Est. 9 de la Figura 5-2). Esto no sucede en el lado de la desembocadura del río

Babahoyo, donde el canal es muy amplio, lo que presenta condiciones favorables para la depositación

de material fino.

Si se producen cambios en la granulometría de los sedimentos en este sector, con toda seguridad aguas

abajo también se están produciendo cambios en la composición y distribución del material

sedimentario.




5.5 Posibles causas a nivel local y regional, que están originando una acelerada sedimentación

del río Guayas y de sus afluentes, dando lugar a la formación de bancos de arena y lodo

La desembocadura de los ríos Daule y Babahoyo, con una importante descarga de agua con aporte

sedimentario, junto a las corrientes de marea, entre otros factores, han contribuido a la formación de un

extenso complejo de canales e islas intermedias de forma alargada, hasta llegar a aislar el Estero Salado

del actual curso del río Guayas. (Soledispa, 2002)

Soledispa (2002) señaló que aproximadamente en los últimos 20-25 años este excesivo acarreo de

sedimentos, especialmente durante un evento "El Niño", ha acelerado el proceso de sedimentación del

estuario del Guayas, lo que ha originado una mayor acreción de sus orillas, así como la formación de

"bajos" o bancos de arena y lodo a lo largo de los mismos. Entre estos "bajos" se destacan los siguientes

(Figura 5-3; Fuente: Diario EL Universo, 21 de junio del 2001):

. Figura N° 5-3 Mapa de distribución de los sedimentos según su textura


1) Los del río Daule, ubicados hacia la ribera del sector comprendido entre las urbanizaciones Entre

Rios y La Puntilla.

2) El islote en la desembocadura del río Daule, el mismo que tiene unas 60 ha.

3) El ubicado frente a la antigua cervecería en el sector Las Peñas.

4) El de la ribera de la Urbanización La Puntilla, en el río Babahoyo.

5) Los ubicados entre El Puente Rafael Mendoza Avíles y la Isla Mocolí, en el río Babahoyo.




6) El del estero que separa la Isla Santay y Durán.

7) El del río Guayas frente a la ciudadela La Pradera y el Guasmo.

8) El ubicado al sur de las Esclusas.

9) El del sector sur de la Isla Santay.

10) Los ubicados varios kilómetros más abajo de la Esclusa.

Soledispa (2002) opinó y señaló que la sedimentación o azolvamiento que se está produciendo en el

estuario del Guayas es un proceso natural que ocurre en todos los estuarios del mundo, y es la causa por

la cual su morfología está cambiando constantemente. El problema en este río es que el proceso de

sedimentación en los últimos años se ha acelerado por la acción de la propia naturaleza, así como

también por procesos antrópicos. Entre las posibles causas que están produciendo la aceleración de este

proceso de sedimentación están:

El Evento El Niño.- Las torrenciales lluvias que se producen durante un evento El Niño es una de las

principales causas del azolvamiento del río Guayas, por el considerable arrastre de sedimentos.

Normalmente los ríos de la cuenca aportan al río Guayas una gran cantidad de sedimentos (2.5 millones

de toneladas métricas). Durante un evento El Niño esta cantidad aumenta 3.5 veces (CEDEGE, 2001),

por lo que al llegar a la parte baja de la cuenca, una considerable cantidad de ese material se deposita en

sus orillas o en el centro, formando "los bajos", otra parte es canalizada a través del Canal de Jambelí

hacia el mar, y otra parte se dirige hacia el Estero Salado o también hacia el mar a través del Canal de

Cascajal.

Con relación al aporte de material sedimentario, cuando la cantidad de sedimentos en suspensión es

inferior a la capacidad de transporte de un río, este tiene la fuerza suficiente para erosionar su cauce y

orilla. Pero cuando la cantidad de sedimentos es mayor, y por lo tanto excede la capacidad de transporte

del río, éste tiende a depositarse. Esto último es lo que está ocurriendo en el estuario del Guayas, cuya

evidencia es el material acumulado en las riberas de los ríos así como el que se acumuló en el islote en

formación, especialmente ante un evento El Niño, proceso que continuará y seguirá cambiando el

espesor, la composición y distribución del lecho del río.

La deforestación.- es otra de las principales causas del proceso de sedimentación que está

experimentando el estuario del Guayas. Según un informe de Fundación Natura publicado por el diario

El Universo (Mayo 29 de 1993), "Es preocupante el ritmo de pérdida de suelo laborable en el país,

puesto que sobrepasa las 100 toneladas métricas por hectáreas anualmente (ton/ha/anual)." La causa




principal es la deforestación, que ha tornado inactivas tierras que sumadas alcanzan un total aproximado

de 25 000 Km2. El impacto de la deforestación por efecto de la tala de árboles, la quema de la

vegetación, la actividad maderera, la agricultura y la ganadería, se puede observar en la calidad de los

suelos, la misma que influye directamente en la economía nacional y en la productividad agrícola,

forestal y ganadera".

Según la CAAM (1996), "Un aspecto que tiene mucho que ver en la erosión de suelos inclinados de la

parte media y alta de la cuenca del Guayas y, por lo tanto en el aumento del volumen de sedimentos que

llega al cauce de los ríos, es la sustitución de ancestrales prácticas agropecuarias de manejo de suelo de

montañas muy vulnerables, que se venían efectuando con mucho éxito por siglos, por el uso

indiscriminado de maquinaria en suelos frágiles y de poco espesor en laderas, inclusive con empleo de

tractores para roturar el suelo en sentido de la pendiente, creando así procesos erosivos violentos, que en

pocas décadas han causado las mayores pérdidas de suelos en el país en toda su historia. Además, el uso

indiscriminado de motosierras para eliminar áreas boscosas, o el uso de instrumentos y tecnologías

reñidas con la conveniencia de un adecuado manejo de los recursos suelo, agua y cubierta vegetal".

En la parte alta y media de la cuenca del Guayas, la deforestación aumenta la escorrentía, y por ende la

erosión, ya que disminuye la cubierta vegetal, que es la que fija físicamente los sedimentos y los

mantiene unidos. Las lluvias y los mecanismos del drenaje fluvial pueden intensificar este escurrimiento

produciendo una mayor erosión.

La tasa de deforestación anual de manglares fue mayor entre los periodos 1987-1991 y 1991-1995, con

tasas de 1.4% y 1.3% (en relación a la cobertura de manglar en 1969), respectivamente. Las mayores

tasas de deforestación de manglar (1987-1991 y 1991-1995), no coinciden con las mayores tasas de

crecimiento de la industria camaronera. Sin embargo, esto no significa que no haya existido conversión

de manglares a piscinas camaroneras durante ese periodo. El problema fue que la presión urbanística

aumentó la presión global sobre el manglar, ya que entre 1987 y 1991 se realizaron asentamientos

humanos desordenados en la Isla Trinitaria y otros lugares cubiertos de manglar (INOCAR, 1998).

Según CEDEGE (2001), "La producción promedio anual de sedimentos en la cuenca del río Guayas

hasta la ciudad de Guayaquil es de alrededor de 15 millones de metros cúbicos; una parte se deposita a

lo largo del estuario, y otra, alcanza el océano. Este valor implica que el promedio de erosión a lo largo

y ancho de esta cuenca es de alrededor de 0.5 milímetros por año, lo que da lugar a que sea considerada

como una cuenca de drenaje que está sufriendo un proceso de desertificación muy preocupante".




Las mareas juegan un papel fundamental en el relleno del ríos, ya que al ingresar las aguas del mar

hacia el estuario, el encuentro del agua salada con el agua dulce que transporta sedimentos en

suspensión, hace que éstos neutralicen su potencial, floculen, es decir, se agrupen formando partículas

grandes, lo que hace que la concentración de estos sedimentos en la columna de agua sea considerable.

Luego durante los períodos de menor velocidad de la corriente, principalmente en los momentos de

estoa, por el peso que han adquirido estos sedimentos, un considerable porcentaje de los mismos se

deposita en el fondo del río. Pero después, cuando la velocidad de la corriente aumenta, el lecho puede

ser erosionado, y parte del material depositado puede ser colocado nuevamente en suspensión. La estoa

es el momento en que un ciclo de marea, por ejemplo de flujo, cambia al de reflujo, es decir,

aparentemente la corriente se detiene para luego de aproximadamente 30-40 minutos, iniciar el

descenso del nivel del agua. En este tiempo gran cantidad de sedimentos transportados en suspensión se

deposita en el fondo y orilla de los ríos. (Soledispa, 2002)

Según Espinoza (Diario El Universo de mayo de 2001), "El choque de la corriente del río Guayas con la

del agua de mar, anteriormente se producía aguas abajo de la ciudad, pero como ahora este río ha

perdido su fuerza hidráulica por la gran acumulación de sedimentos en su lecho, hoy ese choque se

produce frente a la ciudad de Guayaquil". Esta disminución de la fuerza del río, insuficiente para

contrarrestar el avance del agua de mar, hace que este último penetre mayor distancia aguas arriba,

originando por consiguiente una mayor sedimentación. Con relación a este último punto, valores de

salinidad normalmente se extienden hasta cerca de 20 km al norte de Guayaquil, siguiendo el cauce del

río Daule. En el sitio de captación de agua de la Planta la Toma (25 km al norte de Guayaquil), la

salinidad promedio durante la estación de lluvias es menor a 0.1 ppm, y durante la estación seca, de

alrededor de 0.7 ppm (CAAM, 1996). Sin embargo, durante el estiaje de ciertos años, la cuña de agua

salada ha penetrado hacia el norte más de lo habitual (pasando la población de Daule), ocasionando

graves problemas en el abastecimiento de agua potable de la ciudad de Guayaquil (CAAM, 1996). Por

otro lado, 30 km. río arriba de la ciudad de Guayaquil, siguiendo el cauce del río Babahoyo, a la altura

de la población Samborondón, la salinidad fluctúa entre 0.1 y 0.3 ppm en un ciclo de marea durante la

estación seca; mientras que 30 km más arriba, cerca de la ciudad de Babahoyo, la salinidad del agua se

mantiene por debajo de 0.1 ppm durante todo el año (CAAM, 1996).

La construcción de piscinas camaroneras.- la edificación de muros de contención para cerrar el área de

las piscinas camaroneras ha disminuido la capacidad de almacenamiento del estuario. A esto se agrega

también el depósito, en el lecho del río, del material extraído de las piscinas, todo lo cual ha reducido el

volumen de agua que pasa por el canal principal, acelerando su sedimentación.




Construcción de muros de contención a lo largo de varios ríos.- Ciudades y poblados como Babahoyo,

Milagro, Manuel J. Calle, la Troncal y otros, sufrían periódicamente los efectos de inundaciones. Con la

finalidad de disminuirlas, CEDEGE elaboró un plan maestro en el cual se planificó obras de control

como la construcción de bypass en varios ríos, con lo que se consiguió desviar parte de su descarga,

para ser aprovechada en otros sectores de la costa. Otra de las obras de control fue la construcción de

muros de contención a lo largo de las riberas de varios ríos, entre ellos el Daule. Esta medida también

vino a disminuir las inundaciones porque encausó las aguas de los ríos evitando su desbordamiento.

Pero en cambio, la gran cantidad de sedimentos que a causa de dichos desbordamientos antes se

depositaba fuera de las orillas, actualmente se deposita a lo largo del cauce del río Guayas, aumentando

por consiguiente su azolvamiento. Hay que señalar que a veces, por la intensidad de las lluvias, los

muros de contención, construidos en poblados y en áreas agrícolas, son destruidos produciéndose

nuevamente las inundaciones (CAAM, 1996).

Los Niveles Base de un río.- Teóricamente, el nivel base de un río es el nivel límite más abajo del cual

una corriente ya no puede erosionar su cauce, y lo que hace es depositar los sedimentos. Cuando una

corriente se encuentra con cualquier medio natural o artificial su velocidad se frena, perdiendo su

capacidad para erosionar, constituyéndose éste en un nivel base de dicho río. Este medio natural o

artificial puede ser: una laguna natural o artificial (el de una presa por ejemplo), un estrato de roca

resistente, el lugar en que un río afluente se une a una corriente principal (el Daule y el Babahoyo por

ejemplo), y el océano. En la Figura 5-4 se presentan los diferentes niveles base que se pueden encontrar

a lo largo de la trayectoria de un río (Leet Judson, 1975).

De todos estos medios, el océano es considerado como el último nivel base de una corriente por cuanto

ésta hasta allí llega; los otros en cambio son considerados como niveles base temporales.

Figura N° 5-4 Diferentes niveles base que se pueden encontrar a lo largo de la trayectoria de un río.





Soledispa (2002), escribió que el control de estos medios sobre la corriente es efectivo a lo largo de todo

el curso corriente arriba, pues ninguna parte del río puede erosionar más abajo del nivel de estos

medios, al menos mientras éstos prevalezcan, es decir, no se destruyan, por lo que cuando esto suceda,

quizá por la excavación de su salida de desagüe, ya no controlará el nivel base de la corriente, y ésta

quedará en libertad de continuar su erosión hacia abajo. Pero, aunque una corriente se haya liberado de

un nivel base temporal, es posible que corriente abajo nuevamente sea controlado por otro medio. Lo

que no cambia es el hecho de que su fuerza erosiva siempre estará influenciada por el océano, que es el

nivel base final.

Esta definición también se la toma como argumento para tratar de explicar otras posibles causas que

estarían originando el azolvamiento de la parte baja de la cuenca del Guayas, así como también la

formación del islote.

Soledispa (2002) expresó que los niveles base del río Daule son:

La Presa Daule-Peripa.- Antes de la construcción de la presa, la corriente del agua fluía en forma

normal. La presa frena la velocidad de corriente del río y retiene los sedimentos en el embalse. El agua

que fluye por el vertedero de la prensa sale sin fuerza y casi sin sedimentos, por lo que una vez que por

gravedad se vuelve más dinámica, inicia un proceso de erosión agua abajo. Pero, la velocidad que

alcanza la corriente en ese tramo, no es suficiente para transportar el material depositado en el fondo de

la parte baja de la cuenca, por lo que tiende a depositar el material que viene acarreando desde la parte

alta.

El estrechamiento del río Guayas por los Cerros Sta. Ana y Durán. La posición de los cerros origina un

estrechamiento del cauce del río Guayas (Figura5-5), que actúa como cuello de botella, frenando la

velocidad de la corriente de los ríos Daule y Babahoyo, y propiciando la depositación de sedimentos.




Figura N° 5-5 Estrechamiento del río Guayas originado por los cerros.


Respecto al efecto de cuello de botella, este fenómeno es una contracción hidráulica, en esta contracción

el flujo se acelerará y el flujo pasa a ser supercrítico y turbulento, inicialmente frena al fluido y al

material particulado en suspensión, pero debido a que el flujo busca su continuidad se presenta todo lo

antes descrito y a menor área habrá mayor presión, eso se lo comprobará con los valores de velocidades

medidos en el lugar y los sedimentos estudiados en esa zona.

La confluencia de los ríos Daule y Babahoyo.- El río Daule, que como ya se señaló, aporta un 40% del

caudal que recibe el río Guayas, actúa como afluente del Babahoyo, que aporta un 60% (verano) y hasta

un 66% (invierno), por lo que al confluir las aguas, este último frena la velocidad de la corriente del

primero, lo que hace que los sedimentos tiendan a depositarse en el fondo (CAAM, 1996).

Las pilas del puente Rafael Mendoza Avilés.- Por las dimensiones de las pilas que conforman los dos

tramos del puente, éstas frenan parcialmente la corriente del agua, lo que de alguna manera podrían

estar contribuyendo a la sedimentación del río Guayas.

El islote de la desembocadura del Daule.- Este islote, que ha alcanzado una considerable dimensión,

está actuando como un dique natural, frenando la corriente del río, lo cual también favorece la

depositación de los sedimentos.

5.6 Efectos de la sedimentación en el río Guayas

Soledispa (2002), indicó que la sedimentación del río Guayas ha traído como consecuencia varios

efectos negativos, entre los cuales están:

a) Inundaciones agua arriba del islote.- Como ya se señaló anteriormente, actualmente el islote, por la

dimensión que ha alcanzado, está actuando como un dique natural, frenando la corriente, aumentando el

volumen de agua río arriba, y originando la depositación de sedimentos. Además, este aumento del

volumen de agua provoca inundaciones por cuanto el nivel del agua sobrepasa el nivel de la orilla. Estos




desbordamientos se producen cuando las lluvias son intensas, y más aún, cuando éstas coinciden con la

hora de pleamar de sicigia; y tienen lugar en la parte baja de las subcuencas de los ríos Daule y

Babahoyo, así como en el área denominada cuenca Baja del Guayas.

La última inundación en esta ciudad (Guayaquil) se produjo en marzo de 2001, cuando coincidieron

fuertes precipitaciones con la pleamar en sicigia.

Moradores de varios sectores de la parte norte de la ciudad, donde se han producido inundaciones

"aseguran que los canales de drenaje del sistema de alcantarillado no tienen capacidad para desfogar el

agua que proviene de los cerros de Bastión, Fortín, Flor de Bastión y Nueva Prosperina" (El Universo,

26 de febrero de 2001).

En relación a este efecto se expresa que los sistemas de aguas lluvias (AA. LL.) descargan normalmente

hasta que se taponan por el agua del estuario o río, depende de su ubicación y del cuerpo hídrico en que

descargan, ya que las descargas en la ciudad de Guayaquil están calculadas e instaladas al límite, por

apuntes anteriores se conoce que Guayaquil es relativamente plana y las cotas no permitieron en su

momento la instalación de las tuberías de descarga a una cota más alta, por lo que las descargas deberán

ser rediseñadas para disminuir estas inundaciones.

b) Erosión de las márgenes del río.- Al actuar el mencionado islote como un dique natural, si aumentara

el volumen del agua por torrenciales lluvias, aumentaría la presión de éste para fluir a través del angosto

canal, lo que originaría la erosión de su cauce, erosión de la orilla del islote, y podría también afectar la

orilla ubicada entre la Base Naval Norte y la Cervecería, desestabilizando las bases de las edificaciones

del sector, incluyendo la posibilidad de inundación. Aunque, como ya se señaló, el río siempre socavará

el islote por estar conformado por material suelto.

De acuerdo a la velocidad que alcance la corriente del río, también podría afectar el sector aguas abajo,

a la altura del Estero el Guasmo, donde hace una curvatura, ya que se produciría la erosión de dicha

margen. Hay que señalar que los propietarios de las industrias ubicadas en este último sector, desde

hace varios años han construido muros de contención, para minimizar en lo posible los problemas de

erosión que se puedan presentar.

c) Taponamiento de alcantarillas.- Los sedimentos podrían taponar los canales de drenaje de la ciudad,

obstruyendo la salida de las descargas de agua servida y de lluvia, aunque también podría suceder que

por la fuerza del agua se limpien dichos canales de drenaje.




Se piensa respecto al punto anterior, que el flujo de la marea, de estuario o del río trabajan como un

dique y represan el agua que trata de descargar a través de las tuberías de AA. LL., incluso ocasionaría

el azolvamiento de las tuberías en los tramos finales y en la descarga.

SOLEDISPA Bolívar, 2002 Concluyó que : "El sedimento que predomina en el área de desembocadura

del río Daule es una arena de grano fino, con mala clasificación, con asimetría positiva.

En cambio, en la desembocadura del río Babahoyo casi toda el área está cubierta de material limoso,

mal clasificado, y asimétricamente positivo. También se aprecian pequeños parches de mezclas de arena

y limo.

Los ríos del área de estudio transportan gran cantidad de sedimentos en suspensión, la misma que ante

lluvias torrenciales como las que se presentan en un evento El Niño, ésta aumenta considerablemente.

En cuanto a los sedimentos presentes en el islote, desde aproximadamente la mitad hacia el norte

predomina una capa conformada por una mezcla de limo, arcilla y arena, esta última en menor

proporción. Esta capa yace sobre material arenoso. En cambio, en la parte sur el material sedimentario

predominante es una arena de grano fino.

En el área de estudio, especialmente en el sector donde confluyen los dos afluentes del Guayas, es cada

día más evidente la sedimentación. Pero, aunque no hay ninguna medida que solucione definitivamente

el azolvamiento de la cuenca del río, sin embargo se pueden tomar varias medidas con la finalidad de

disminuir el impacto que éste produce. Entre éstas están:

Monitorear con levantamientos batimétricos el avance de la sedimentación del río Guayas,

incluyendo el Daule y el Babahoyo.

Tomar precauciones reforzando con muros de contención las riberas de los ríos, especialmente

las que quedan frente a los "bajos" que se están formando. También deben ser reforzadas las

riberas donde el río hace una curvatura, por cuanto también podrían resultar afectadas. Los

muros deben ser de concreto, con su base bien profunda para evitar su socavamiento. Este

último factor es importante para aumentar la vida útil de la obra. Una profundización

inadecuada respecto de la socavación es una de las causas más comunes de la destrucción

prematura de estas estructuras. También es importante que el muro sea inclinado hacia tierra,

para que las olas generadas por las embarcaciones, al llegar a la orilla, choquen y se disipen

hacia arriba y no hacia abajo, porque es esto último lo que cauda la socavación y por lo tanto la

destrucción de los mismos.




Iniciar un plan para proteger y reforestar la cuenca alta y media del Guayas. Educar a la

población para que mejore su metodología en cuanto al uso del suelo, especialmente en la

agricultura, con la finalidad de minimizar los efectos erosivos en los mismos, con lo que se

conseguiría reducir el aporte de material sedimentario a los ríos, lo cual disminuiría la

sedimentación.

Con relación a la sedimentación, hay opiniones en el sentido de dragar el río Guayas. En

opinión del autor, el dragado no es recomendable por ser muy oneroso, aparte de que el río no

genera ingresos que solventen en forma continua estos trabajos; además de que en poco tiempo

nuevamente se presentaría el problema de la sedimentación, por lo que se tendría que hacer

dragados de mantenimiento. En las actuales condiciones del río, las vías de navegación podrían

ser utilizadas para paseo turístico en embarcaciones pequeñas. En el carnaval del 2001, varías

familias de la ciudad disfrutaron de un paseo en el islote (Diario El Universo, febrero 2001).

No es conveniente la posibilidad de construir un parque recreacional en el islote, como lo han

sugerido algunos ciudadanos por cuanto, como todo banco de arena, éste es muy inestable por

estar conformado por material suelto, es decir, no consolidado, por lo que en cualquier

momento podría ser erosionado.

Según el criterio de varios investigadores norteamericanos que inspeccionaron el área, las

edificaciones del sector frente al islote del río Daule no corren ningún riesgo de socavación, por

lo que señalan que por el momento no es necesario dragar esa área.

En el caso de que se decida el dragado del islote, previamente se deben analizar los sedimentos

subsuperficiales, con la finalidad de descartar la presencia de contaminantes, y así disminuir

cualquier afectación especialmente a las piscinas camaroneras que están ubicadas a lo largo del

mismo. En el caso de que estén contaminados, los sedimentos dragados deberán ser depositados

en tierra firme, con muros de contención para evitar que con el agua de las lluvias éstos vuelvan

al lecho del río. Otra alternativa sería colocar los sedimentos en mar abierto, aunque esto

resultaría muy costoso.

Los primeros sectores que deberían ser dragados serían los afluentes (Daule y Babahoyo), ya

que son los que transportan sedimentos desde la parte alta y media de la cuenca. Estos dos ríos

también han perdido profundidad por la sedimentación, por lo que la velocidad de la corriente

también ha disminuido. Con esta medida se conseguiría aumentar la velocidad de la corriente

del agua, desde antes de que llegue al río Guayas, y cuya fuerza podría efectuar un dragado

natural al empujar el sedimento río abajo.




En cuanto al islote de la desembocadura del río Daule, inicialmente se dragaría sus extremos,

así como el fondo del río, para permitir una mayor fluidez de la corriente de agua a ambos lado

de dichos islote.

El dragado de alguna manera afectaría a las riberas aguas abajo, ya que se alteraría el equilibrio

dinámico del río. El sistema de alcantarillado debería ser revisado para una mejor evacuación de

las aguas servidas, así como las de lluvia, especialmente en el sector norte de la ciudad. "

5.7 Granulometría del río Guayas

El comportamiento granulométrico del río Guayas es diferente al del Estero Salado, no encontrándose

agrupaciones típicas, pudiendo clasificarlo como sedimento medianamente clasificado con diámetro que

varía de fino (0.012 mm) a medio (0.265 mm). El contenido de arena, limo y arcilla es muy variable: en

algunas muestras las arenas y los limos presentan proporciones del 50% cada una. (Rada, 1986)

Tabla N° 5-1 Granulometría del río Guayas.

Fuente: Rada, 1986

"1.- Todo el Sistema estuarino ha sido formado por fuerzas morfológicas o morfogénicas en los últimos

5000 a 6000 años, dichos procesos que se pueden observar en la actualidad son:

Descarga de agua dulce y sedimento desde los ríos.

El ingreso de agua salada y la onda de marea.

Los movimientos de agua y sedimento en toda la geometría del Sistema a causa de las 2 fuerzas

antes mencionadas.

Movimientos tectónicos del área evidenciados por las terrazas submarinas del Canal de Jambeli.

Muestra medio

(en micras) % Arena % Limo % Arcilla

D-41 85 56.62 35.08 8.3

D-42 12 1.0607 81.4801 17.4592

D-43 275 98.83 1.17 -

D-44 25 2.8922 90.9886 6.1392

D-45 145 63.93 32.55 3.52

D-46 22 2.4246 92.7811 4.7943

D-48 47 42.26 50.14 7.6

D-49 40 20.3 72.6 7.03

D-50 140 97.96 2.04 -




2.- Poco se conoce acerca de la evolución geológica sobre este sistema estuarino; probablemente el

Estero Salado sea un antiguo cauce del río Guayas abandonado en periodos recientes.

3.- El Estero Salado es de un fondo relativamente más plano, con mayores profundidades y un

sedimento más fino que el del río Guayas, lo cual puede ser atribuido a:

Escaso abastecimiento por los ríos.

Corrientes de poca energía.

Grandes volúmenes de sedimentos agregados al estuario, y

Fuertes influencias de las mareas.

El estuario del río Guayas recibe mayor influencia de los ríos Guayas, Taura y de las corrientes

de marea, lo cual le da una mayor energía que la del Estero Salado.

4.- Un factor externo que en los últimos años ha provocado un cambio en la morfología de este Sistema

es la construcción de camaroneras, que han incrementado en grandes cantidades la carga sedimentaria,

sea por:

Sedimentos arrojados directamente o, por la tala de manglares que hacían la función de filtros

retenedores de sedimentos en suspensión." (Rada, 1986)

El islote El Palmar corresponde a una planicie de marea desarrollada encima de una barra transversal,

formado por la debilidad del cauce del río Daule con respecto al río Babahoyo. Se puede considerar esta

situación como temporal. Sin embargo, la evolución a largo plazo de la red de drenaje de la cuenca del

Guayas indica una pérdida progresiva de caudal del río Daule con respecto al río Babahoyo. Las

tendencias de esta evolución a largo plazo sugieren que el islote va probablemente a permanecer. Esta

tendencia coincide también con el fenómeno global de subida del nivel del mar -con tendencia a mover

la zona estuarina hacia el norte- y la tendencia tectónica de la zona a la subsidencia. Se analizó aquí el

contexto regional de la aparición del islote El Palmar. Sin embargo, faltan datos de morfología

cualitativa (análisis del drenaje, conexiones), cuantitativa (elevaciones precisas, pendientes y cambio de

pendientes de los ríos, estimaciones de caudales por medidas morfológicas), y dataciones de los cursos

abandonados de mayor importancia para precisar las etapas y lo que provocó estos cambios. Analizando

este caso, parece que el drenaje río arriba del islote está caracterizado por una alta inestabilidad por

razones tectónicas en primer lugar, pero combinadas con las variaciones climáticas durante del

Holoceno. Conocer mejor estos parámetros será una necesidad para apreciar los cambios potenciales, y

mantener un desarrollo sostenible. (Dumont, et al 2007)




La depositación de sedimentos en la zona del estuario Guayas se debe a la pérdida de capacidad de

transporte por el aumento de la sección transversal, ya que se forma un delta de marea que depende del

dominio de las corrientes que lo forman. Así, cuando se impone el oceánico se forma un delta de flujo

que se dirige hacia el norte e ingresa hacia los ríos Daule y Babahoyo, mientras que en dirección sur

(hacia la isla Santay), se forma un delta de reflujo, estas condiciones varían en función de cuál de los

flujos tiene mayor descarga, por ende la las velocidades y direcciones van a variar dependiendo que

cuerpo hídrico prevalezca en el momento de la observación.

Los estudios realizados hasta ahora por INOCAR, como los de 1984, 1998, 2001, indican que en el

canal de navegación se mantiene un proceso permanente de "dragado forzado”. Esto es provocado por

el paso de los buques que entran y salen del puerto, sobre todo cuando lo hacen sin beneficio de marea,

ya que la quilla de las naves se hunde en el sedimento suave por lo menos en 1 metro de profundidad y

esto promueve el agitamiento y resuspensión de los sedimentos en el cuerpo de agua debido al

movimiento de las hélices.

Haciendo una analogía con lo descrito en párrafos anteriores, y basado en la información histórica, si el

puerto actual antes funcionaba en lo que en este momento es malecón 2000, entonces existe la

posibilidad de que en la zona frente al malecón 2000 se encuentre azolvado y que se continué azolvando

material en el estuario Guayas debido a que ya no existe la circulación de los buques de gran calado y

además porque en esta zona el río Guayas se hace más ancho, e incluso se divide en dos ramales al

encontrarse con la Isla Santay.

5.8 Datos de sedimentos en el canal de acceso al Puerto de Guayaquil

Benites (2008) refirió que: “Según estudios realizados por el INOCAR para la Autoridad Portuaria de

Guayaquil, sobre los sedimentos que se encuentran en el canal de acceso al Puerto de Guayaquil, se

determinó que el tipo de suelo es Limo-arcilloso en su gran mayoría, casi a lo largo de todo el canal, a

excepción de un manto rocoso que se encuentra a la altura de la boya 8A, también conocida como área

de los goles. Que el tipo de suelo sea limo-arcilloso significa que éste se compone en un mayor

porcentaje por limo, seguido en porcentaje por arcilla, y en una mínima cantidad por arena, es decir que

el limo y la arcilla se encuentran en forma predominante en el fondo del canal de acceso.

Estudios anteriores han determinado que este material limo-arcilloso es poco consistente, con una

característica muy similar a una agua lodosa, es decir, sedimentos con un contenido de humedad

superior al 60%. (INOCAR, 1998).




Los sedimentos limo-arcillosos provienen del aporte de los ríos Guayas y Jubones, así como de sus

tributarios, los mismos que son transportados en suspensión e ingresan el Estero Salado a través del

Canal de Cascajal, del Estero Grande, del Canal del Morro, por este último, con la marea de flujo;

también proviene, en menor proporción, a través del Estero Cobina, cuando las compuertas de las

Esclusas que separa este estero del río Guayas, son abiertas para dar paso a las embarcaciones, aunque

también se produce infiltración del agua estando cerradas, debido a que su cierre no es hermético.

Otra fuente de este material fino es la erosión que se produce en las orillas del Estero Salado, como

consecuencia del fuerte oleaje originado por los buques de alto calado.

Este material limo-arcilloso con algo de arena es el causante de la formación de los bancos fangosos,

que se observan en bajamar a los largo del canal de acceso al Puerto Marítimo. La mala clasificación

que presentan estos sedimentos se debe posiblemente a que están conformados por varios tipos de

partículas de diferente granulometría, los mismos que con el ascenso y descenso de las mareas

permanecen en continuo movimiento, lo que hace que se mezclen entre sí. La asimetría de los

sedimentos, positiva y negativa, sugiere que el área mantiene un equilibrio dinámico entre la erosión y

la depositación."

Diario Hoy (2001), mencionó: "El Puerto soporta un sedimento anual de 380 000 m3. El último dragado

se produjo en 1990, es decir, en los últimos 10 años se han acumulado 3 800 000 m3. Las zonas críticas

están ubicadas entre las boyas 9 y 12 y de la 39 a la 62."




6 Procesos efectuados para la Implementación del modelo en Hec Ras e Iber

Se realizó la recopilación bibliográfica de estudios efectuados con anterioridad, tales como artículos

técnicos o científicos publicados en papers, en páginas web de instituciones privadas, información

divulgada en páginas web de instituciones del Estado ecuatoriano o en el cyber espacio en general.

La información que en específico se ubicó es respecto a: tipo de suelo, batimetrías, datos hidrológicos,

meteorológicos, datos de caudales diarios e históricos, variación de marea, búsqueda y

georeferenciación de estaciones con ayuda del Google Earth, etc. Es decir que se trató en la medida de

las posibilidades hacer uso de toda la información disponible de forma ilustrada o en formato digital,

para el caso de información impresa se efectuó el procesamiento o tratamiento de la misma

(digitalizarla) y a la segunda hacer uso de ella con ayuda de programas disponibles para el proceso.

En cada uno de los párrafos del presente capítulo se describen todos los pasos que se siguieron hasta

conseguir la simulación de la zona bidimensional. En la etapa inicial se usaron utilitarios básicos como

Word, Excel, AutoCAD, luego de haber procesado la información en estas herramientas

computacionales se procedió a ingresar la misma en la zona de estudio unidimensional y simularla en

HEC-RAS, la información obtenida del HEC-RAS se usó como datos de entrada para el análisis en Iber

en una zona bidimensional.

Los escenarios que se simularon en corridas hidrodinámicas son las siguientes condiciones: de verano,

invierno y una condición promedio. Se simularon periodos de tiempos cortos pero representativos por

efecto de la premura del tiempo para obtener resultados, luego del análisis de cada resultado se puede

establecer si el programa seleccionado es capaz de simular el comportamiento hidrodinámico de la

confluencia de ríos y el ingreso de la influencia marina (ondas de marea).

6.1 Delimitación de zona de estudio y procesos adicionales

La delimitación se generó analizando el tipo y calidad de información existente del sector y entendiendo

el comportamiento de los cuerpos hídricos inmersos en el estudio. Luego de esta fase se procedió a

delimitar el área de trabajo, se optó por simular una zona unidimensional y otra bidimensional, se

efectuó las corridas de esa forma para tratar de disminuir la incertidumbre en las simulaciones y obtener

resultados más confiables.




Para obtener las márgenes de los cauces hubo que digitalizar desde un formato jpg de CEDEGE,

primero se escaló la imagen en AutoCAD con ayuda de referencias y medidas que posee la misma,

luego con la ayuda de ésta se delimitaron los ríos Daule y Babahoyo, y estas márgenes digitalizadas se

convirtieron en límites o contornos cerrados, ya que lateralmente no ingresa ni sale fluido.

Respecto a la información disponible en documentos impresos de CEDEGE, donde constaban las

secciones transversales del río Daule y Babahoyo, se digitalizaron haciendo lectura de la información

del papel e ingresándola al AutoCAD, luego con la ayuda de una función se proyectaba los puntos sobre

una línea, se pegaba sobre un plano donde se encontraban los bordes de los ríos dibujados en planta.

Con el paso anterior se obtenía la información georeferenciada (x,y,z), esta información se la extraía por

medio del comando List y se los pegaba en Excel, desde Excel se depuraba la información no requerida,

la información depurada se ingresaba al programa HEC RAS.

Se seguía estos pasos para poder obtener cada una de las secciones con su ubicación geográfica y cota,

además de obtener un perfil longitudinal de cada uno de los ríos ubicados aguas arriba.

La franja de estudio (zona bidimensional) se encuentra delimitada y georeferenciada con ayuda de

Global Mapper, cuyas coordenadas se indicaron en una tabla en un capitulo anterior.

Se efectúo la estimación de caudales con ayuda de la información disponible en anuarios de INAMHI.

Sin embargo en ciertas estaciones no existía registro de datos por la influencia de marea, debido a esto

se ha usado datos de estaciones aforadas en otros años y con las diferencias de áreas se determinaron

factores de mayoración para otros casos.

Con Hec Ras se modeló unidimensionalmente la información temporal de caudal contra el tiempo. Todo

este procesamiento de información se ha efectuado con la finalidad de obtener las salidas del modelo

1D (caudal contra tiempo).

Los datos obtenidos luego de ser acrecentados con el factor de mayoración pasaron a convertirse en la

información de entrada para el modelo de la zona bidimensional (Iber V 1.9).

Para iniciar con el proceso de revisión de información existente del cuerpo hídrico o de la zona

específica de estudio bidimensional hubo que georeferenciar la batimetría efectuada por INOCAR en el

año 2001. Para lograr este objetivo se utilizó herramientas como Excel, Autocad y Global Mapper.

Para el propósito de estudio hubo que uniformizar el sistema de georeferenciación, y para esto en una de

las batimetrías se cambió la georeferencia del datum PSAD 56 al datum UTM17 WGS 84 (Figura 6-1).

Para efectuar ese traslado de datum se hizo uso del sofware Global Mapper 13, luego de esto se




discriminaron puntos para que no colapsen los programas o generasen error en la modelación dentro de

la zona bidimensional.

Figura N° 6-1 Georeferenciación de la zona de estudio


6.2 Generación de superficie

Antes de generar la superficie se procesó la información batimétrica, es decir se generó un archivo x, y,

z para ingresarlo en AutoCAD Civil 3D, al ingresar este archivo se genera una triangulación, en los

bordes externos al cauce se generaron unas líneas que fueron eliminadas para dejar el cauce o borde

correspondiente para cada río. Para realizar este trabajo es importante que la persona que vaya a depurar

la información tenga pleno conocimiento de los bordes o de las márgenes del río y la forma

meandrinosa del mismo, ya que por error podría borrar información importante del cauce, el omitir

información por error podría hacer que las simulaciones logren inconsistencias numéricas.

Para conocer todo el proceso de elaboración de malla, triangulación y superficies revísese el siguiente

acápite, que incluso posee un paso a paso con imágenes de los menús que se van generando al momento

de ir procesando la información.

6.3 Generación de la malla computacional

6.3.1 Descripción detallada de instrucciones para generar la malla de volumen finito compuesta

por triángulos y cuadriláteros (RTIN) usando AutoCAD Civil 3D, Global Mapper e Iber.

Para generar el archivo que el programa Iber pueda reconocer y procesar, se puede proceder de diversas

maneras, a continuación se describe alguna de ellas y la usada para el caso de estudio:

Si se posee un archivo que contiene puntos georreferenciados (coordenadas y cotas), es decir puntos con

información x y z separada por espacios, comas y tabuladores. El software Iber puede leerlo o




importarlo con las siguientes instrucciones: Archivo->Importar-> puntos XYZ, en las Figuras 6-2 y 6-3

se pueden observar las herramientas del software Iber V 1.9.

Figura N° 6-2 Menús desplazables de Iber


Figura N° 6-3 Recuadro para la búsqueda del archivo


Si el archivo está compuesto por puntos equidistantes con el valor Z (cota) en cada uno de ellos, y si

tiene un formato estándar (ArcInfo, Geotiff, etc.). Iber puede leerlo de forma directa y cargarlo al

programa con las herramientas: Archivo->Importar->GDAL... y se crearán los rectángulos uniendo los

puntos. En las Figuras 6-4 y 6-5 se muestran los detalles de las herramientas usadas y menús que se

desplazan.

Figura N° 6-4 Menús desplazables al oprimir Importar y GDAL en Iber





Figura N° 6-5 Recuadro que se genera para la búsqueda del archivo a importar


En el caso que el archivo de puntos se encuentre en formato ArcInfo o ASCII se puede usar el menú

Herramientas_Iber-> RTIN-> Crear RTIN, de esta forma los puntos se conectan con una malla de

triángulos rectángulos que se adaptan por error cordal a la forma con el mínimo de triángulos.

Para el caso de estudio se encuentra en formato ASCII, a continuación se proporciona figuras y

descripción de los pasos a seguir:

Abrir el programa AutoCAD Civil 3D 2013, se da click en la herramienta Toolspace, dar click derecho

sobre el submenú Surfaces, aparece otro submenú Create Surface..., seguido a esto aparece un recuadro

de búsqueda (Figuras 6-6 y 6-7), en éste se debe dar click a la derecha de la palabra nombre (name).

Figura N° 6-6 Menú y submenú desplazables de AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-7 Recuadro que se genera para seguir el proceso





Al haberle dado click a la derecha de la palabra name aparece otro recuadro (Figura 6-8), la parte donde

se debe ingresar el nombre se sombrea en azul (tiene 3 puntitos seguidos), se debe dar click sobre éstos

para que se encienda un recuadro donde va el nombre de la lámina (template), dar el nombre en la parte

sombreada en azul (Figura 6-8), oprimir ok en el último recuadro abierto (Figura 6-9), a continuación

OK en el penúltimo recuadro.

Figura N° 6-8 Menú y submenú Name Template de AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-9 Recuadro Name Template para ubicar el nombre.


Nótese que al ir oprimiendo ok en cada una de las ventanas, éstas se van cerrando y automáticamente

guardando la información proporcionada (Figura 6-10).

Figura N° 6-10 Recuadro que está encendido luego de dar Ok en el Name Template.





Oprimir en el símbolo de cruz (+) ubicado al lado izquierdo de palabra Surfaces, luego click en la cruz

del nombre del archivo (el que se le haya dado), seguir oprimiendo + a la izquierda de la palabra

Definition, ahora dar click derecho sobre Point Files, aparecerá ADD, oprimir para que aparezca el

recuadro de adición de archivo con puntos (Add Point File), ver Figuras 6-11 y 6-12.

Figura N° 6-11 Menú y varios submenús desplazables de AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-12 Proceso para adicionar el archivo de puntos XYZ


Para seguir se debe oprimir el botón con símbolo + ubicado a la derecha parte superior para adicionar el

archivo de puntos XYZ, luego aparecerá un menú desplazable para buscar el archivo (Figuras 6-13 y 6-

14).

Figura N° 6-13 Recuadro para adicionar archivos de AutoCAD Civil 3D 2013





Figura N° 6-14 Botón + Add file para adicionar el archivo de puntos XYZ.


A continuación se debe seleccionar el archivo y oprimir open, tal como se muestran en las Figuras 6-15

y 6-16, en el menú Add Point File se observará el nombre del archivo cargado para crear la superficie,

luego oprimir ok para que se procese la información.

Figura N° 6-15 Recuadro para buscar archivos de AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-16 Archivo de puntos XYZ seleccionado


Si no se visualiza nada en la pantalla, tiene la opción de hacer zoom extents (ZE) para observar la malla

inmediatamente o para hacer ZE al final del proceso que se describe a continuación, luego de haber

cargado la información y dado nombre al archivo (Figura 6-17), ahora se debe dar click derecho sobre

el nombre del archivo (ubicado a la izquierda, bajo de Surfaces) y seleccionar Surface Properties

(Figura 6-18).




Figura N° 6-17 Recuadro con archivo creado en AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-18 Proceso de selección Surface Properties


Luego de haber efectuado el paso anterior aparecerá un menú o recuadro, oprimir un lápiz amarillo (down arrow) que se encuentra a la derecha de la tercera pestaña o recuadro de ingreso de información tal como se muestra en las Figuras 6-19 y 6-20.

Figura N° 6-19 Recuadro que aparece después de oprimir Surface Properties de AutoCAD Civil 3D 2013





Figura N° 6-20 Proceso de encendido y/o apagado de layers.


Apagar todos los layers excepto los denominados Points, Triangles y Border, oprimir ok en la parte baja

del menu surface style (Figura 6-21), luego ok en la parte baja del recuadro Surface Properties.

Finalmente en la línea de comandos escriba ZE (Zoom Extents) y oprima enter para observar toda la

malla en la pantalla (Figura 6-22).

Figura N° 6-21 Recuadro para el proceso de encendido y/o apagado de layers de AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-22 Línea de comandos para ingresar ZE


Ahora se debe tocar una línea, un punto o superficie de la malla, al pulsar algo de la malla aparecerá un

menú de edición (Edit Surface), darle click en el menú desplegable y seleccionar Delete Line (Figuras

6-23 y 6-24), proceder a eliminar todas las líneas que se encuentran por fuera del cauce y que alteran el

contorno o borde del cuerpo hídrico.




Figura N° 6-23 Pantalla con los layers seleccionados en AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-24 Delete Line para eliminar líneas que no corresponden al cauce.


A continuación se muestra en la Figura 6-25 la aplicación de edición (Delete Line), al terminar de

borrar o editar hacer los siguientes pasos: Guardar Como (Save As), ubicarse en la carpeta donde se

quiere guardar, ponerle un nombre y hacer click sobre Guardar (Save) ver las Figuras 6-26 y 6-27.

Figura N° 6-25 Cuerpo hídrico con líneas que no pertenecen al cauce en AutoCAD Civil 3D 2013





Figura N° 6-26 Cuerpo hídrico editado y pasos para guardar archivo en AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-27 Recuadro para guardar la información en AutoCAD Civil 3D 2013


Al finalizar toda la edición de líneas, se vuelve a tocar un punto, línea o superficie de la malla En la

parte superior se activa un menú y seleccionamos Export to DEM (EtD), tal como se observa en la

Figura 6-28 en parte superior del pantallazo.

Figura N° 6-28 Cauce ya editado en el proceso de EtD.


Al oprimir sobre EtD aparecerá un menú como el que se observará en la Figura 6-29, dar click sobre

Export cordinate zone (Ecz) y aparecerá un menú como el de la parte baja a la izquierda, paso siguiente

dar click en el símbolo + (junto a Projected) y buscar las coordenadas que corresponda al lugar de

estudio (Figura 6-30).




Figura N° 6-29 Recuadro Ecz en AutoCAD Civil 3D 2013


Figura N° 6-30 Recuadro para búsqueda de coordenadas


Después de buscar la zona de coordenadas correspondiente (haciendo click en el simbolo + hasta que se

desplieguen menús o submenús y se encuentre la zona geográfica) dar click en ok del menú Select

Coordinate System tal como se muestra en las Figuras 6-31 y 6-32.

Figura N° 6-31 Recuadro Ecz y el recuadro de búsqueda en AutoCAD Civil 3D 2013





Figura N° 6-32 Selección de coordenadas global.


En la pestaña Dem file name (Dfn) se debe indicar la carpeta donde se va a guardar el archivo,

posteriormente oprimir ok en el menú Export Surface to DEM. Ulterior a este paso se inicia el proceso

de exportación (esperar ya que toma su tiempo en procesar). Como se muestra en la Figura 6-33 saldrá

una barrita indicando el porcentaje o estado de la exportación, al concluir el proceso aparecerá la

pantalla con la malla y el nombre del archivo en la parte superior indicando Tin Surface: nombre del

archivo que se le haya puesto. Cerrar el programa AutoCAD Civil 3D 2013.

Figura N° 6-33 El proceso de EtD en AutoCAD Civil 3D 2013.


Al concluir este paso ya se tiene el archivo con extensión .dem, ahora abrir el programa Global Mapper

V 13.2, oprimir opción Open Your Own Data Files (Figura 6-34), buscar el archivo en la carpeta que se

indicó al guardar en AutoCAD Civil 3D 2013, debe tener nombre asignado y la extensión .dem.

Figura N° 6-34 Recuadro menú de inicio en Global Mapper





En el caso que no se observe el archivo en la carpeta seleccionada, se debe ingresar en la pestaña de la

ventana inferior izquierda: DEM (USGS/CDED ASCII Format) Files (*.dem, *.dem.gz, *.dat, *.gz, *.1,

*.2, *.tar.gz, *.tgz, *.zip), como se muestra en Figura 6-35.

Figura N° 6-35 Extensión que se debe ingresar en el caso de no encontrar el archivo


Al visualizar el archivo, seleccionarlo, y oprimir open, se cargará una barra de procesamiento de la

forma mostrada en la Figura 6-36, y luego de unos minutos la imagen del cuerpo hídrico o zona de

estudio como se observa en la Figura 6-37.

Figura N° 6-36 Recuadro con la barra de procesamiento en Global Mapper


Figura N° 6-37 Superficie o zona de estudio con ubicación geográfica y niveles de terreno


Se recomienda hacer un chequeo en Global Mapper para comprobar que la superficie se encuentra

correctamente ubicada en la zona geográfica, para efectuar esto se debe oprimir Tools -> Configure...,




aparecerá un menú como el de las Figuras 6-38 y 6-39, luego de revisar y confirmar que la posición

global es correcta se debe dar click en Ok.

Figura N° 6-38 Menús despegables de Tools y Configure en Global Mapper


Figura N° 6-39 Superficie o zona de estudio con recuadro de posicionamiento global


Ahora oprimir File en la esquina superior izquierda, se desplegará una serie de opciones, se selecciona

Export Elevation Grid Format(EEGF) como se muestra en la Figura 6-40, en la pestaña del menú que se

muestra seleccionar Arc ASCII Grid, oprimir Ok, aparece un Tip (Figura 6-41) leerlo y darle OK.

Figura N° 6-40 Menús despegables EEGF en Global Mapper





Figura N° 6-41 Superficie con el recuadro de selección de archivo


Luego de lo anterior aparecerá un menú como el mostrado en la Figura 6-42, seleccionar el

espaciamiento entre ejes, es decir entre ejes X y Y, luego de seleccionar el espaciamiento requerido se

hace click sobre Export Bounds (se muestra la pestaña EB en la Figura 6-43).

Figura N° 6-42 El recuadro de selección de espaciamiento en Global Mapper


Figura N° 6-43 Pestaña Export Bounds


Ahora dar click sobre Draw a Box, seleccionar dentro del rectángulo la zona de estudio, click en OK, y

nuevamente click en OK pero del menú Arc ASCII Grid Export Options, luego de esto aparecerá un

recuadro para indicar el nombre del archivo y el lugar o unidad de disco donde se va o se quiere guardar

el archivo .asc, tal como se muestra en las Figuras 6-44 y 6-45.




Figura N° 6-44 El recuadro de selección EB en Global Mapper


Figura N° 6-45 Menú para guardar el archivo


Seleccionar la unidad de disco y la carpeta, luego de esto dar click en SAVE en el recuadro o menú,

después de estos pasos se inicia el proceso de conversión de archivo DEM a archivo ASCII, se muestra

la Figura 6-46, observar que aparece una barra de estado del proceso, ésta desaparecerá una vez se

concluya la conversión.

Figura N° 6-46 Barra de estado después de oprimir EB en Global Mapper.


Ojo observar que se haya ingresado correctamente el lugar de destino y que la extensión del nuevo

archivo sea ASCII. Después de todos estos pasos esperar, preferentemente usar la computadora

exclusivamente para la conversión de DEM a ASCII, el proceso tarda un poco, claro está en función de

las distancias asignada a los ejes X y Y.




Luego de todos estos pasos se tiene listo el archivo para abrir Iber y generar el RTIN, sobre el RTIN se

ingresa restricciones, las condiciones iniciales, la rugosidad, condiciones de entrada 2D y condiciones

de Salida 2D.

6.4 Datos para simulación Hidrodinámica

6.4.1 Condiciones de contorno

Luego de obtener esta malla, se continúa con la alimentación del programa. Ésta es como se detalla a

continuación: se asigna el uso del suelo (la rugosidad) de forma individual a la superficie total, es decir

no por medio de un archivo, se ingresa las condiciones hidrodinámicas (condiciones de contorno), tanto

de entrada 2D (ríos Daule y Babahoyo aguas arriba) como las de salida 2D (condiciones de marea aguas

abajo).

6.4.2 Condiciones iniciales

Se ingresó la condición inicial del agua (cota 2.7 m.s.n.m), y los datos del problema (ver Figura 6-47)

que son el Incremento de tiempo máximo 3000 segundos, Instante inicial 0 segundos, Tiempo máximo

de simulación 2678500 segundos e Intervalo de resultados 6000 segundos, todo esto para un mes de

máxima descarga fluvial (lluvia).

Figura N° 6-47 Ingreso de parámetros para simulación en Iber.





6.5 Información de Rugosidad

6.5.1 Uso del suelo

La asignación de la rugosidad se la efectuó sobre la superficie, ya que de esta forma se garantiza que al

generarse la malla de triángulos o rectángulos, esta información se va a transmitir en cada elemento.

Para el caso de estudio se ha seleccionado un valor n de manning de 0.025 para la rugosidad del lecho.

6.6 Transporte de sedimentos

Con la finalidad de fundamentar de dónde se originan o llegan los sedimentos que se depositan en el

estuario Guayas, se procesó con el software ArcMap 10.1, se descargó información existente en formato

shape (shp) desde el geoportal del Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca

(MAGAP). Esta información hace parte de un inventario de Recursos Naturales a nivel nacional en

escala 1:250 000, la página web para obtener información es http://geoportal.magap.gob.ec/inventario.html.

La información del MAGAP se procesó con ayuda del programa ArcMap. Antes de efectuar este trabajo

se digitalizó la cuenca del Guayas en Autocad, y con las herramientas disponibles en el programa se

logró montar la información de la cuenca y delimitar el material que ingresaría en la misma. Con este

procedimiento se determinó el tipo y el origen del material particulado que circula en suspensión a

través de los ríos, del estuario y del mar.

Figura N° 6-48 Delimitación de la cuenca y tipos de suelos.


6.6.1 Entrada de sedimento en suspensión

Los datos de sedimentos a ingresar en la simulación se encuentran descritos en capítulos anteriores.

Pero no serán ingresados al menú de Iber para ser procesados, ya que los tiempos requeridos para

simulación no permitirían culminar el presente trabajo dentro de los tiempos normales.

http://geoportal.magap.gob.ec/inventario.html




Luego de concluir la modelación hidráulica se podrá extraer información para efectuar los estudios

futuros con módulos de sedimentos activados. Se deberá ingresar los resultados de la simulación

hidráulica más la información de sedimentos.

Para el momento de simular sedimentación existe la posibilidad de fijar un punto, es decir donde el

sedimento no se mueve (capa no erosionable). Con el submenu Posición capa de roca se puede fijar una

cota o profundidad del lecho no erosionable. Para el caso de estudio si existe un punto donde aplicar

esta herramienta, sería en el islote El Palmar.

Vale acotar que cuando se asigna una fuente de sedimento en suspensión a una superficie, la condición

se traslada a todos los elementos de la malla de dicha superficie. Para el caso de estudio no existe

material de granulometría mediana o gruesa que se transporte por el fondo (saltación), ya que el

sedimento que circula es netamente en suspensión.




7 Escenarios-Resultados de la simulación, comparación y análisis

7.1 Escenarios de simulación

Respecto a escenarios de modelación y delimitación de los mismos, el lugar específico es la zona de

confluencia de los ríos Daule y Babahoyo e inicio del estuario Guayas hasta el islote Palmar. Siendo la

simulación de esta zona el medio para conseguir el objetivo del presente trabajo, vale acotar que en

muchas partes del documento se ha hecho referencia a este sector como zona bidimensional.

La dimensiones de los ríos en estudio es de 10 000 m. (10 Km.) en sentido longitudinal y con un ancho

de 5283.737 m (5.28 Km.), en el sentido transversal, que se midieron desde y hasta cada uno de los

puntos más sobresalientes de los cuerpos hídricos, es decir que se estudió un área aproximada de 52 837

370 m2.

El río Daule (lado izquierdo) posee un ancho promedio de 700.477 m. y una longitud lineal aproximada

de 6 341.947 m. (6.34 Km.), el río Babahoyo posee un ancho promedio de 2 266.423 m. (2.27 Km.) y

una longitud lineal aproximada de 6 341.947 m. (6.34 Km.); éste se encuentra estrangulado en la

entrada (parte superior) por la Isla Mocoli con un ancho promedio de 1 219.524 m.

Los datos de batimetría se encuentran separados longitudinalmente 97.214 m. y transversalmente

59.446 m. En las simulaciones de Noviembre del 2013 se generaron las superficies con lados de 1m y

una tolerancia de 0.1. En las siguientes modelaciones se cambió la información para generar la malla

debido a que se requería mucho tiempo en obtener resultados, se usó 5 de tolerancia y 50 m de cada

lado. Al efectuar ese cambio se aceleró la obtención de resultados en las simulaciones.

Una vez definidos los contornos o condiciones de frontera aguas arriba, aguas abajo y en los bordes o

paredes del cauce (sin fricción), lo que varió en cada modelación fueron los Intervalos de Resultados

(IR), las épocas de simulaciones, los parámetros de entrada 2D y de salida 2D para cada escenario y

condiciones iniciales. Es decir que existen simulaciones para época de invierno donde prevalece la

fuerza fluvial, otra variante simulada es la época seca donde en teoría debe prevalecer las fuerzas de

marea y una tercera condición fue el ingreso de datos para la simulación de ventanas temporales

pequeñas para la época de invierno y verano más las variantes de los otros parámetros.

Cada uno de los escenarios descritos en el párrafo anterior se simuló con el módulo de Turbulencia

encendido, y se observó y registró al detalle las variaciones en los tiempos de ejecución o corridas, ya

que por experiencia se conoce que en una simulación hidrodinámica se emplea menos recurso




computacional y temporal, en cambio en la modelación con la interacción de la turbulencia se requiere

mayor recurso.

Se efectuaron corridas del software en otras computadoras de menor capacidad y características

diferentes en tarjeta gráfica, se hicieron ensayos con el incremento en número de procesadores que

permite el modelo Iber, se registraron los tiempos para determinar si existen diferencias en los

resultados obtenidos tanto en tiempo como en recurso computacional requerido.

El análisis en los siguientes párrafos permitió determinar lo beneficioso o no de trabajar en esas

modalidades, o si es mejor dejar que el equipo use todo el recurso disponible en efectuar la simulación

sin compartir memoria gráfica y procesador.

Todo lo antes descrito se comparó con el pasar de cada simulación, contrastando los resultados

obtenidos contra los medidos en sitio, datos como: tipo de archivo, tamaño de archivo generado y

tiempo de simulación han sido registrados dentro de cada carpeta de simulación para posterior

extracción de información.

Nota aclaratoria: en la presente TESIS debido a la falta de tiempo para procesar y obtener resultados no

se efectuaron simulaciones con datos de sedimentos ingresados en el escenario de la modelación , ni con

el módulo de transporte de sedimentos funcionando. Esto debido a que además de requerir mayor

capacidad de memoria en la computadora, se sumó las limitaciones de Hardware para efectuar procesos

y postprocesos.

7.2 Resultados de la simulación, comparación y análisis

El análisis de los resultados obtenidos se enfoca en observar si la simulación generó archivos con

información aproximada a lo que ocurre en la realidad. Al realizar esta revisión se detectó problemas en

la forma como el programa recibe o asume la información batimétrica, y por esta razón hubo que

efectuar todo el proceso de modificación de archivos xyz, iniciando desde cero (generación de mallas,

creación de superficies, ..., etc).

Para evaluar los resultados obtenidos se comparó con valores registrados de velocidad-dirección,

profundidades del lecho y alturas de agua, vale acotar que toda la información que consta corresponde a

estudios realizados en fechas y horas diferentes, es decir que no existen registros constantes y de forma

simultánea, sin embargo para poder comparar y tener una idea del orden de magnitud o precisión de la

respuesta generada resultan muy validos estos registros.




Con los resultados de esta modelación hidrodinámica se puede determinar los lugares donde se presenta

mayor velocidad, por ende mayor turbulencia, mezcla y resuspensión de material particulado

(depositado con anterioridad y que está ingresando al sistema o ambos casos).

Una vez efectuada esta revisión y comparación de los resultados generados en la simulación de

calentamiento contra los valores medidos en el cuerpo hídrico, se varió el escenario al activar el módulo

de turbulencia. Al finalizar esta simulación se obtuvo información de tiempos de simulación y recursos

computacionales requeridos para almacenar los datos y la cantidad de archivos que se han generado.

Luego de concluir esta simulación la diferencia en la siguiente modelación fue variar el Incremento de

tiempo máximo (Itm) e Intervalo de Resultados (IR) y efectuar los cambios necesarios en las

condiciones hidrodinámicas y temporales; se comparó entre corridas ejecutadas con las mismas

condiciones.

Muchas de las variantes que se efectuaron radican en el Incremento máximo de tiempo e IR, con esto se

buscó determinar cuán iguales son los resultados y lo beneficioso o perjudicial que resultan efectuar

estas variantes en el intervalo de tiempo.

7.2.1 Comparación de resultados de varios escenarios

7.2.1.1 Balance de resultados obtenidos por simulaciones de 1 semana del mes de Agosto

Se efectuó dos simulaciones con iguales características (mallas, condiciones de contorno tanto de

entrada 2D como de salida 2D, condiciones iniciales, igual tiempo de simulación y de rugosidad). Los

datos diferentes fueron los siguientes: Incremento de tiempo máximo (Itm) 200 segundos e Intervalo de

Resultados (IR) 2400 segundos para el primer caso (Figura N° 7-1) y de 2000 segundos para Itm y

24000 segundos para IR en el segundo caso (Figura N° 7-2).

Luego de obtener las respuestas, se los comparó y se detectó que las gráficas de resultados presentados

por el programa Iber fueron escaladas de forma diferente para casa caso e incluso los registros de

resultados afectan la curva obtenida de la simulación.




Figura N° 7-1 Datos en entrada para Itm e IR en el caso #1

Fuente: Programa Iber

Figura N° 7-2 Datos en entrada para Itm e IR en el caso #2


Al realizar una igualación visual de los resultados representados de forma gráfica para el caso de la

evolución de un punto respecto a la cota de agua, es evidente que los resultados para el segundo caso se

encuentran con mayor distorsión, por lo que para poder obtener resultados más confiables se

recomienda el uso de Itm y de IR pequeños hasta que las personas que programan este modelo puedan

hacer esa corrección.

En las líneas trazadas en las Figuras 7-3 y 7-4 (parte baja) se puede observar las diferencias de escala y

la forma de representar los resultados, aunque se haya extraído de un mismo punto geográfico. Observar

detenidamente para evidenciar que para el caso #2 no se representa de forma adecuada el

comportamiento por la influencia de marea, mientras que en el caso #1 se puede contar los 14 picos




máximos con los que se constatan los 7 días de la semana, mientras que en el caso #2 no se visualiza lo

antes descrito.

En la representación gráfica de la evolución del punto respecto a la cota de agua se observa que para el

caso #2 la figura no posee todos los ciclos de marea, para el caso de estudio son 2 por día (diurno y

nocturno). En la curva se observan 12 ciclos de marea, mientras que en la realidad son 14 ciclos de

marea que debería mostrar, lo que se representa de forma correcta en la Figura 7-3.

Figura N° 7-3 Evolución de un punto para cota de agua en la frontera Salida 2D, caso #1.


Figura N° 7-4 Evolución de un punto para cota de agua en la frontera Salida 2D, caso #2.





Se puede inferir que mientras más pequeños son los Itm e IR ingresados para la simulación, los

resultados son más próximos, tanto en orden de magnitud como en el comportamiento hidrodinámico

real de los cuerpos hídricos.

Basado en la experiencia obtenida durante el desarrollo del presente estudio, se puede expresar que

mientras más pequeños son los Itm e IR y la distancia de los lados para generar las mallas es menor ,la

obtención de los resultados requiere mayor cantidad de tiempo real. Sin embargo por los tiempos de

finalización que en cada una de las tesis se debe cumplir, no se puede usar mallado con distancias de

lados más pequeñas que las usadas para el estudio.

Otra de las limitantes que se identificaron al simular es: si no se dispone de un Hardware que acompañe

de forma conveniente durante las simulaciones de los diferentes escenarios, las ejecuciones pueden

colapsar por falta de capacidad de almacenamiento e incluso se puede perder la información y habrá que

volver a iniciar la simulación.

Se recomienda contar con herramientas computacionales que tengan como mínimo procesadores i7 o

superiores, para poder obtener las respuestas con mayor celeridad. En lo posible debe poseer tarjetas

gráficas independientes para poder observar los resultados en el postproceso, de esta forma el equipo

podrá funcionar de forma adecuada y mostrar gráficas y mapas aceleradamente.

Los programas hidrodinámicos bidimensionales como el Iber V1.9 usado para este estudio poseen muy

buena habilidad para representar la hidrodinámica en zonas con influencia de marea, pero se debe tener

mucha precaución al aceptar los datos que el programa muestra como resultados.

Con la experiencia y conocimiento del modelador se puede hacer chequeos de los resultados y detectar

efectos erróneos o fuera de lo aceptable. Además de la noción de la zona de estudio, si se cuenta con

una buena base de datos de mediciones efectuadas in situ, aún con poca experiencia se puede determinar

lugares o zonas con resultados que no están cercanos a la realidad.

Para dar aval a lo antes mencionado se obtuvieron resultados con gráficas de línea o de evolución de

puntos para ambos casos (iguales coordenadas), y se efectuaron contrastes de las mismas entre sí.

Finalmente se validó con datos medidos en sitio al compararlos con los datos obtenidos de las

simulaciones.

Al observar detalladamente la representación gráfica de una línea respecto al parámetro velocidad, la

misma posee continuidad y tiene ascensos-descensos de velocidad de forma suave y constante. Inicia

con un valor de 0.221 m/s y tiene un máximo de 0.243 m/s para el caso #1 (Figura 7-5).




Mientras que al visualizar el caso #2 (Figura 7-6) para la misma posición geográfica del caso #1, la

línea que intenta representar la velocidad no tiene continuidad, inicia con un valor de 0.179 m/s, posee

un máximo de 0.409 m/s e incluso adquiere valores negativos de velocidad.

En conclusión al comparar los resultados obtenidos de las 2 modelaciones se pudo evidenciar que los

valores obtenidos difieren tanto para el caso #1 como para el caso #2, en el inicio el orden de magnitud

de las velocidades obtenidas ostentan una proximidad, pero no semejanza, cuando deberían ser iguales

porque se está modelando el mismo escenario y se extraen los resultados en la misma posición

geográfica.

Al contrastar el valor máximo de velocidad para ambas simulaciones, ninguna tiene relación o

semejanza con la otra tanto en magnitud como en la distancia (abscisa) en la que se presentan. Para el

caso #1 la máxima se observó a los 413.2 m, mientras que para el caso #2 la máxima se registró a los

3603.2 m. Los valores de velocidad máxima difieren en un 75%, siendo la menor registrada en el caso

#1.

Figura N° 7-5 Valores de velocidad continuos, caso #1





Figura N° 7-6 Valores de velocidad discontinuos, caso #2


A continuación se muestran los resultados en una gráfica superpuesta de velocidad vs. Distancia, en el

inicio ambas velocidades tienen diferentes valores, pero conservan una tendencia ascendente, se

confirma lo antes expuesto ya que a una distancia de 289.14 m las dos adquieren cifras semejantes e

incluso parecería que mantienen la misma tendencia descendente aproximadamente hasta los 1840.9 m.

Luego de este pequeño tramo de semejanza existe un desfase total, ya que la línea del caso #1 se

mantiene con registros de valores positivos, la del caso #2 muestra cifras negativas e incluso luego de

los valores de velocidad negativos vuelve a los valores positivos, pero esta vez superan los del caso #1.

Vale acotar que las distancias (abscisas) en metros que se registra para cada curva es diferente a pesar

de ambas ser tomadas en una misma ubicación del espacio. Todo lo antes descrito se puede observar en

la Figura 7-7.

Los problemas o desventajas de tener Itm e IR muy pequeños puede ocasionar el colapso de memoria en

los equipos donde se procesa la simulación, pero garantizarían que la respuesta a obtener se aproxime

mucho mejor a la realidad del sistema hídrico.




Figura N° 7-7 Valores de velocidades superpuestas para los casos #1 y #2.


En la Figura 7-8 se superponen 2 curvas que representan la evolución de la velocidad en un punto con la

misma ubicación geográfica. Como se puede observar la línea celeste que es la que mejor representa los

cambios de velocidad (caso #1, simulando semana de Agosto 2001 con IR de 2400 s.), durante todo el

tiempo de ejecución para esa coordenada la velocidad pasa de flujo a reflujo.

Incluso en el caso #1 se representan los efectos de la marea (flujo-reflujo) para los 7 días de la semana,

mientras que la curva roja que muestra el caso #2 tiene 12 picos, es decir que no simboliza de forma

adecuada el flujo y reflujo de las ondas de marea.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 100000 200000 300000 400000 500000 600000

VE

LOC

IDA

D (m

/s)

TIEMPO (s)

Evolución del punto V vs. t

Sem_Agos_C/24000 s

Sem_Agos_C/2400 s

Figura N° 7-8 Valores de velocidades superpuestas para los casos #1 y #2.





Obsérvese para el caso #2 (semana de Agosto 2001 con IR de 24000 s.), línea roja en la Figura 7-8. En

este caso se puede contabilizar 6 días (12 oscilaciones de marea), cuando en realidad fueron 7 días de

simulación, por ende debería tener 14 picos.

Es decir que el caso #2 en la Figura 7-8 no se aprecia las variaciones de velocidad tanto para flujo como

para reflujo, por lo que se confirma que si es menor el IR los resultados son más confiables.

En la Figura 7-9 para el caso #1, la velocidad es ascendente y descendente, tiene un punto de equilibrio

de fuerzas que se presenta a una distancia de 453.02 m (medidos desde la confluencia-estrangulación

del cauce), y tiene un valor máximo de 0.244 m/s.

El trazo de la línea se efectuó sobre el eje de la confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, es decir en el

estuario Guayas (observar a la derecha junto a la curva, los cauces y la línea roja). La curva de

velocidad representada fue obtenida del instante final de la modelación.

Figura N° 7-9 Valores de velocidad para el sector de confluencia, caso #1.


En la Figura 7-10 para el caso #2, la velocidad es ascendente, se estabiliza en un tramo de 89 metros

(con un valor máximo de velocidad de 0.251 m/s) y luego desciende. El punto máximo de las fuerzas

inicia a una distancia (abscisa) de 367.01 m y se mantiene hasta los 456.02 m (medidos desde la

estrangulación del cauce).

El trazo de la línea se efectuó sobre el eje de la confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, es decir en el

estuario Guayas (observar a la derecha junto a la curva, los cauces y la línea verde). La curva de

velocidad representada fue obtenida del instante final de la modelación.




Para concluir el análisis de la curva descrita en los 2 párrafos anteriores (Figura 7-10, caso #2 con IR de

24 000 s), esta tiene sus errores, ya que por el lado de Salida 2D (ingreso de las ondas de marea) posee

una velocidad inferior a la de las fuerzas generadas por el flujo pluvial. Es importante acotar que la

simulación fue para época de menor intensidad pluviométrica, por ende menor fuerza del flujo pluvial y

debe predominar la fuerza marítima, que es lo que se observa en la curva de la Figura 7-9.

Figura N° 7-10 Valores de velocidad para el sector de confluencia, caso #2.


En la Figura 7-11 se puede observar la superposición de las velocidades para los casos #1 y #2, el

equilibrio de fuerzas es instantáneo en la curva de color celeste e inicia por el contorno de salida 2D con

una velocidad marítima superior a la pluvial.

Para el caso de la curva roja ocurre todo lo contrario a lo que acontece en la hidrodinámica real del

cuerpo hídrico. Incluso en la curva antes mencionada se aprecia una zona de equilibrio de velocidades,

por ende de las fuerzas de los flujos (aproximadamente en 89 metros y con una velocidad de 0.251 m/s).

En ambos casos las velocidades o fuerzas que ingresan por el contorno de entrada 2D son menores a la

velocidad que ingresa por el contorno de salida 2D del caso #1 (Itm de 200 e IR de 2400).

Existe una abscisa o distancia en común donde ocurre el punto de equilibrio de velocidades para ambos

casos, la distancia es de 453.02 m. que es medida desde la zona de confluencia hacia el contorno de

salida 2D.

Es importante resaltar que al ingresar menor Itm e IR se ha detectado este efecto (mejor obtención de

resultados), algo que debe ser considerado para futuras simulaciones y comparaciones.




0.178

0.188

0.198

0.208

0.218

0.228

0.238

0.248

0.258

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Ve

loci

dad

Distancia

Línea de V vs Distancia inst. final

Sem_Agos_C/24000 s

Sem_Agos_C/2400 s

Figura N° 7-11 Velocidades superpuestas para sector de confluencia, casos #1 y #2.


Al examinar la figura donde se representa profundidad y cota de agua, se observa en el caso #1 (Figura

7-12) que lo simulado se aproxima a los valores de profundidad en la zona izquierda (lugar geográfico

donde se encuentra el islote Palmar). Incluso la cota de agua es ligeramente mayor del lado derecho

(Babahoyo), pero lo más importante es que representa los valores de profundidad en la zona del islote

de forma continua (sin saltos de información).

Figura N° 7-12 Valores de profundidad y cota de agua superpuestas para el sector del islote Palmar, caso #1.





Al estudiar de forma visual la Figura 7-13 que representa el caso #2, se puede evidenciar que el

programa excluye de registrar cierta información, y lo más extraño es que no representa valores de

profundidad en el lado izquierdo. Cuando se conoce que en ese sitio existen valores de profundidades

pequeñas porque el islote se encuentra en ese sector.

Con los análisis de la Figura 7-12 se confirma que todas las curvas o formas de representación de

fuerzas, cota de agua, profundidad, energía o fuerzas de tensión de fondo no son confiables para el caso

de simulación #2 (Itm 2000 e IR 24000).

Figura N° 7-13 Profundidad y cota de agua superpuestas para el sector del islote Palmar, caso #2.


7.2.1.2 Comparación de resultados obtenidos por simulaciones de un período del mes de Enero

El siguiente caso a estudiar es el de la simulación de un día del mes de Enero, para esto se preparó e

ingresó información de espacios temporales pequeños y se ejecutó las corridas del modelo digital. Con

este artificio se pudo obtener resultados más expeditos para comparación y análisis.

Luego de haber detectado ese comportamiento anómalo en el escalamiento de las graficas-respuestas se

hicieron cambios en el Itm y del IR, todo esto con el propósito de comparar y conocer a partir de qué

valores afecta la representación de los productos resultantes y las graficas de las simulaciones.

Se generó dos nuevas ejecuciones del modelo digital con características asimiles (mallas, condiciones

de contorno tanto de entrada 2D como de salida 2D, condiciones iniciales, tiempo de simulación y

coeficiente de rugosidad). Los datos disímiles fueron los siguientes: Itm=200 segundos e IR=2400

segundos para el primer caso (Figura N° 7-14), Itm=400 s e IR=4800 s para segundo caso (Figura N°

7-2).




Para el caso #1 expuesto en la Figura 7-14 se estudió y determinó que el primer pico de la línea de cota

de agua no tiene forma cónica, sino que es un poco achatado. En el inicio de la curva se observa que en

los 4 tramos iniciales asciende con pendientes variables (fuertes a suaves) y luego conserva la misma

gradiente de ascenso.

Estas variantes son perceptibles hasta el cuarto tramo de ascenso del primer pico, al pasar ese trayecto

se tiene un ascenso constante de la cota de agua y al descender mantiene una pendiente uniforme. El

comportamiento en el segundo pico es ascenso y descenso constante (declive uniforme).

Figura N° 7-14 Evolución de 1 punto para el parámetro cota de agua medida en frontera (Salida 2D), caso #1.


Para el caso #2 mostrado en la Figura 7-15 se observó y constató que en la línea trazada la primera

punta (incremento de la cota de agua) tiene forma cónica, incluso en el inicio de la curva se observa que

asciende de forma regular con pendientes fuertes, luego del tercer tramo tiene una pendiente menor para

el incremento de la cota de agua.

La curva antes descrita si posee los dos picos ocasionados por el ascenso y descenso de la onda de

marea, hasta lo que se ha estudiado aparentemente no existe variante en los resultados obtenidos ya que

el Itm e IR son relativamente muy cercanos para ambos casos, pero al superponer las gráficas y seguir

examinando de forma más profunda se va a encontrar diferencias (ver Figura 7-16).




Figura N° 7-15 Evolución de 1 punto para el parámetro cota de agua medida en frontera (Salida 2D), caso #2.


Al superponer las graficas de V vs. t se observó que las diferencias de velocidad y del tiempo son

mínimas para ambos casos, pero existen desigualdades como las siguientes: para el caso #2 la curva se

desarrolla linealmente, mientras que la curva del caso #1 posee variaciones de pendientes entre cada

segmento.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000

Ve

loci

dad

(m

/s)

TIEMPO (s)

V. vs t1díaEneroIR c/4800 s

1díaEneroIR c/2400 s

Figura N° 7-16 Evolución de velocidades superpuestas, casos #1 y #2.


En la Figura 7-16 se logró observar que en la curva con Itm=400 s e IR=4800 s existe perdida de

información, ya que al tener menos puntos la curva se presenta de forma más lineal. Lo contrario se




notó en la línea celeste con Itm=200 s. e IR=2400 s., al tener mayor cantidad de puntos se genera una

curva más suavizada y con suficiente información para el análisis.

Al observar la Figura 7-17 (degradación de colores y valores numéricos en la esquina inferior derecha)

y contrastar con la Figura 7-18 se notó de que existen diferencias entre los valores de las cotas de agua

para cada caso. Al enfocar el análisis en la ubicación geográfica del islote Palmar se pudó notar que la

cota de agua se traza de forma diferente tanto para el caso #1 como para el #2, incluso los valores

máximo y mínimo para ese instante de tiempo son diferentes aun cuando entre una y otra modelación

exista una mínima diferencia de 2400 segundos.

Por ejemplo para caso #1 se obtuvo: Áreas coloreadas suaves (Valor medio) 'Water_Elevation': Mínimo

= 0.610, Máximo =1.105. Mientras que para el caso #2: Áreas coloreadas suaves (Valor medio)

'Water_Elevation': Mínimo = 0.669, Máximo =1.211.

Figura N° 7-17 Evolución de cota de agua en zona bidimensional (instante final de simulación), caso #1.





Figura N° 7-18 Evolución de cota de agua en zona bidimensional (instante final de simulación), caso #2.


Se pudo observar en la Figura 7-19 (caso #1) donde se representa la velocidad vs. el tiempo, que el

programa proporcionó datos suficientes para dibujar los picos bien definidos para la velocidad de

corrientes para el efecto de flujo y reflujo.

Es indiscutible que la curva más confiable es la generada para el caso #1 (Figura 7-19), ya que en ésta

no ocurre la omisión de información, incluso se evidenció que es una curva más suave por la cantidad

de puntos que representa. Mientras que la del caso #2 (Figura 7-20) es una curva más lineal en la que no

se registra ciertos puntos de respuesta, es decir que existe mayor incertidumbre para el análisis.

De las comparaciones efectuadas se puede expresar que dependiendo el tipo de datos extraído y la curva

representada, existen variaciones, pero en general los valores difieren en un orden de magnitud menor

para las simulaciones con Itm= 200 s e IR=2400 s y las efectuadas con Itm=400 s e IR=4800 s.

Para las ejecuciones con los parámetros descritos en el párrafo anterior las variaciones resultaron

menores, al comparar con los casos precedentemente simulados. Los resultados obtenidos para las

simulaciones anteriores a esta fueron disimiles y muy notorios.




Figura N° 7-19 Evolución de los valores de V vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de confluencia, caso #1.


Figura N° 7-20 Evolución de los valores de V vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de confluencia, caso #2


Se estudió la Figura 7-21, es indudable que ambas curvas tienen un punto de inicio común con

pendientes de velocidades algo parecidas. Pero al pasar un tiempo la curva con IR de 2400 s se desfasa

de la curva con IR de 4800 s (caso #2).




El efecto antes descrito ocurrió debido a la mayor cantidad de puntos que se registraron al tener un

menor IR (caso #1), para el caso #2 (IR de 4800 s) se puede notar que tiene puntos en común con la del

caso #1, pero al no registrar más seguido se pierde información ocasionando que la curva tome otra

forma.

Las diferencias se notaron al superponer las curvas, debido a la menor cantidad de puntos registrados la

curva obtenida es más lineal (caso #2), mientras que la del caso #1 (IR 2400 s) es más suave y contiene

mayor información para el análisis.

Las variaciones resultaron menores comparadas con simulaciones anteriores, debido a que los IR usados

fueron cercanos, si se hubiera asignado un mayor Itm e IR con seguridad la curva tendría otra forma e

incluso habría partes de la curva que no estarían representados.

Para futuras simulaciones se podría incrementar el Itm e IR para contrastar las diferencias de curvas y

resultados. Con la obtención de estos cualificar las diferencias de valores y conocer la certidumbre de

los resultados.

El valor de velocidad máxima obtenido de las corridas en los modelos digitales para ambos casos fue de

3.48 m/s, y ocurrió a los 4 800 segundos. El valor conseguido tiene muy buena aproximación al

registrado en mediciones efectuadas en el sitio que es de 3.5 m/s.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

VEL

OC

IDA

D (

m/s

)

TIEMPO (s)

Evolución de 1 punto V. vs. t



Figura N° 7-21 Superposición de valores de V vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de confluencia, casos #1 y #2.





En la Figura 7-22 se representa la velocidad vs tiempo y los esfuerzos cortantes sobre el lecho (tensión

de fondo) vs. tiempo. Con esta grafica se corrobora que a mayor velocidad la tensión de fondo asciende.

En la Figura 7-22 existe un instante de tiempo donde la velocidad es cero, por ende los valores de

tensión de fondo o esfuerzos cortantes sobre el lecho son nulos.

Figura N° 7-22 Evolución de los valores de tensión de fondo vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de confluencia,

caso #1.


En la Figura 7-23 se traza la velocidad vs. tiempo y esfuerzos cortantes sobre el lecho vs. tiempo, al

estudiarla se confirmó que a mayor velocidad la tensión de fondo se incrementa. En la curva se observa

que las tensiones de fondo tienen menores puntos graficados en comparación con la Figura 7-22, es

decir que se pierde información para el análisis.

La curva de la Figura 7-23 es más lineal, mientras que la de la figura 7-22 es más suavizada ya que

posee mayor cantidad de datos registrados. Se puede demostrar que la curva con mayor certidumbre es

la del caso #1 (Figura 7-22), la del caso #2 registra los valores más distantes, por ende es menos

confiable.




Figura N° 7-23 Evolución de los valores de tensión de fondo vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de confluencia,

caso #2.


En la Figura 7-24 se puede observar que los valores de tensión de fondo (tf) son mayores en los lugares

que existe mayor velocidad, la tf se representa de mejor manera para el caso #1 (IR = 2400 s). Debido a

esta razón es una curva más suave, mientras que la del caso #2 (curva roja) es lineal e incluso se puede

evidenciar que se pierde datos para análisis ya que no registra ciertos valores.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

Ten

sió

n d

e f

on

do

TIEMPO (s)

Evolución de 1 punto Tf. vs. t



Figura N° 7-24 Evolución de tensión de fondo vs. t de 1 punto sobre el eje de zona de confluencia, casos #1 y #2.





Al observar la Figura 7-25 donde se superpusieron velocidades de un mismo punto, ubicado sobre el eje

de confluencia. Se demostró las diferencias en los valores de velocidad, para el caso del Itm de 200 s e

IR de 2400 s, estos son mayores en cada una de las puntas de la gráfica.

Aunque en el orden de magnitud los resultados tienen buena aproximación, los valores que faltan para

que sea igual hacen la diferencia. Las falencias se comprobaran cuando a futuro se simule tiempos

mucho mayores y con mayor cantidad de datos.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

VEL

OC

IDA

D (

m/s

)

TIEMPO (s)




Figura N° 7-25 Evolución de los valores de velocidad vs. t de 1 punto con valores diferentes de Itm e IR, casos

#1 y #2.


Al observar la Figura 7-26 se notó claramente que las curvas de velocidades sobrepuestas mantienen el

mismo comportamiento. Pero existe una diferencia, la curva de la frontera (roja) se encuentra

amplificada comparada con la de aguas arriba (celeste), obviamente porque la velocidad en este punto

es mayor.

Evidentemente la influencia de la marea es más grande, y afecta la magnitud de las velocidades para esa

ubicación geográfica (Salida 2D). Obsérvese que para ambos casos se encuentran bien definidas las

curvas para el efecto de flujo y reflujo, es decir que para ambos casos se representa de forma adecuada

el comportamiento de la onda de marea.




0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

VEL

OC

IDA

D (

m/s

)

TIEMPO (s)


1díaEneroIR c/2400 s Aguas Arriba1díaEneroIR c/2400 s

Figura N° 7-26 Evolución de los valores de velocidad vs. t para 2 puntos sobre el eje de confluencia (uno en la

frontera y otro aguas arriba), casos #1 y #2.


En la Figura 7-27 se observó que los valores de velocidad resultaron mayores en la simulación de Enero

comparados con los de Agosto, obviamente por ser Agosto un mes de época seca (sin precipitaciones).

Con esta comparación se confirma que prevalecen las fuerzas marinas en la simulación de Agosto, para

obtener la gráfica de un día de la simulación de Agosto se debió cortar el resto de información de la

semana de Agosto.

En la Figura 7-28 se muestran los valores superpuestos de tensiones de fondo para un día de Enero y

para un día de la semana de Agosto, aparentemente los valores de tensión de fondo tienen un orden de

magnitud bastante próximo.




0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

VEL

OC

IDA

D (

m/s

)

TIEMPO (s)


1 día semana Agosto IR c/2400 s

1 día Enero IR c/2400 s

Figura N° 7-27 Evolución de los valores de velocidad vs. t para 1 punto, pero con periodos de año diferentes

(Enero y Agosto).


0

10

20

30

40

50

60

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

Ten

sió

n d

e f

on

do

TIEMPO (s)

Evolución de 1 punto Tf. vs. t

1 día Enero IR c/2400 s

1 día semana Agosto IR c/2400 s

Figura N° 7-28 Evolución de los valores de Tf vs. t para 1 punto, pero con periodos de año diferentes (Enero y

Agosto).





7.2.1.3 Comparación de resultados obtenidos por simulaciones de un período de mayor

intensidad pluviométrica (Enero-Abril).

Se ejecutó el modelo numérico para una época de intensidad pluviométrica alta (Enero-Abril), en la

Figura 7-29 se presentan los valores de velocidad obtenidos que se encuentran en promedio en 1.98 m/s.

Existen valores máximos simulados de 2.70, 2.65 y 2.64 m/s, al comparar estos con los registrados en

mediciones efectuadas sobre el río Guayas se estableció que se encuentran dentro de un rango

aceptable.

Los valores medidos in situ fueron de 2.06 m/s, es decir que lo modelado posee el mismo orden de

magnitud y al tomar en valor absoluto el promedio de lo simulado es muy próximo a la realidad.

Antes de extraer los datos se validó los resultados, para esto se observó que las curvas cumplan con las

oscilaciones de las ondas de marea para el periodo simulado, y para el efecto de flujo y reflujo desde

Enero hasta Abril.

Figura N° 7-29 Velocidad vs. Tiempo en un punto sobre el río Guayas.


En la Figura 7-30 se observan valores de velocidad extraídos de una simulación del modelo numérico

para época de intensidad pluviométrica alta (Enero-Abril), las mismas se encuentran en promedio a 1.95

m/s.

Existen valores máximos de 2.38, 2.312, 2.244 y 2.176 m/s como resultados de la ejecución, se comparó

con las velocidades registradas en mediciones efectuadas sobre el río Guayas determinándose que el

valor simulado se encuentra dentro de un rango aceptable.




Estas tienen un mismo orden de magnitud y comparadas numéricamente se encuentran muy próximas a

los valores de velocidad medida que fue de 2.3 m/s.

Es importante mencionar que para extraer-validar los datos se observó primero que las curvas cumplan

con la representación de las oscilaciones de las ondas de marea del periodo simulado, es decir para el

efecto de flujo y reflujo de Enero hasta Abril.

Se procedió de esta forma debido a las experiencias anteriores, ya que al simular con ciertos valores de

Itm e IR las curvas no exhibían ese comportamiento oscilatorio.



En la Figura 7-31 se observan valores de velocidad alcanzados por una simulación en el modelo digital

en una época de alta precipitación lluviosa (Enero-Abril), los mismos son obtenidos de la zona de

confluencia de los ríos Daule y Babahoyo.

Las velocidades producto de la ejecución se encuentran en promedio a 3.77 m/s, mientras que existen

valores máximos de 4.065, 3.967, 3.867 y 3.768 m/s. Al comparar con los registrados en mediciones

efectuadas sobre el río Guayas el valor simulado se encuentra dentro de un rango aceptable.

Estas tienen un mismo orden de magnitud y comparadas numéricamente se encuentran muy próximas a

los valores de velocidad medida in-situ que fue de 3.5 m/s, a pesar que los datos de la simulación y el

registro velocidad real difiere en 4 años.

Antes de extraer-validar la información se confirmó que las curvas representarán el comportamiento

oscilatorio de la marea (flujo y reflujo) para la época simulada. Se procedió de esta forma debido a las




experiencias anteriores, ya que al simular con ciertos valores de Itm e IR las curvas no exhibían ese

comportamiento oscilatorio o no reflejaban las ondas completas.



En la Figura 7-32 se observan los valores de velocidad originados de la ejecución de un modelo

numérico para una época de intensidad pluviométrica alta (Enero-Abril). La información graficada es de

la zona de confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, específicamente al Sur de la Isla Santay.

Las velocidades producto de la simulación se encuentran en promedio a 1.85 m/s, mientras que existen

valores máximos de 2.96, 2.80 y 2.77 m/s. Al comparar con los registrados en mediciones efectuadas

sobre el río Guayas el valor simulado se encuentra dentro de lo permisible.

Figura N° 7-32 Velocidad vs. Tiempo en un punto al Sur de Isla Santay.





Las velocidades de la Figura 7-32 tienen el mismo orden de magnitud y comparadas numéricamente se

encuentran muy próximas al valor de velocidad medido in-situ que fue de 1.86 m/s. Para extraer-validar

el resultado de la simulación se comprobó que las curvas representarán el comportamiento oscilatorio

de marea (flujo y reflujo) para la época modelada.

En la Figura 7-33 se observan valores de velocidad obtenidos de una simulación en un modelo digital,

los datos delineados son de la zona de confluencia de los ríos Daule y Babahoyo (Sección Av. Olmedo)

y para una época de alta intensidad pluviosa (Enero-Abril).

Las velocidades provenientes de la simulación se encuentran en promedio a 0.91 m/s, mientras que

existen valores máximos de 0.86, 1.2, 0.98, 0.9 y 1.12 m/s. El valor simulado se encontró dentro de un

rango aceptable al ser comparado con el registrado en mediciones efectuadas sobre el río Guayas hacia

la rivera de la Isla Santay (0.88 m/s).

La velocidad medida in-situ tiene el mismo orden de magnitud que el valor promedio de la modelación,

y evaluado numéricamente es buen resultado.

Para extraer-validar los datos de la simulación se verificó que las curvas obtenidas cumplan con la

correcta representación de las oscilaciones de las ondas de marea y el efecto de flujo y reflujo.

Además se constató que registren los datos del periodo simulado. Se tomó esta precaución por la

experiencia de que en otras simulaciones con Itm e IR diferentes no se exhibían en los resultados todos

los efectos ocurridos.

Figura N° 7-33 Velocidad vs. Tiempo en un punto sobre Sección Av. Olmedo.





En la Figura 7-34 se puede apreciar los valores de velocidad obtenidos al simular en un modelo

numérico una época de intensidad pluviométrica alta (Enero-Abril). Los datos fueron extraídos de la

zona del río Daule (Sección Cervecería). Las velocidades obtenidas de la modelación se encuentran en

promedio a 1.77 m/s, existen valores simulados máximos de 1.82, 1.773, 1.749, 1.702 y 2.02 m/s. Al

comparar con los registrados en mediciones efectuadas sobre el río antes mencionado, el valor promedio

simulado se encuentra dentro de un rango aceptable.

El valor medido in-situ fue de 1.65 m/s, por lo tanto el valor promedio de velocidad obtenido del

modelo tiene el mismo orden de magnitud y numéricamente es muy próximo al real.

Figura N° 7-34 Velocidad vs. Tiempo en un punto sobre Sección de Cervecería.


7.2.1.4 Análisis de zonas de sedimentación, niveles de agua y velocidades

7.2.1.4.1 Zona de sedimentación

7.2.1.4.1.1 Análisis de posibilidad de sedimentación durante Agosto y Septiembre

Yang y Ahn (2011) establecen que el concepto de estrés de cizallamiento crítico para la depositación no

está exento de problemas. Por ejemplo, Krone (1962) encontró una τcd dependiente de la concentración

(C) de los sedimentos de San Francisco Bay. Se estableció que los valores de τcd tienden a variar entre

0,06 N/m2 para C<300 mg /l y 0.078 N/m2 para los valores más altos de C, que van desde 300 a 10 000

mg /l. Además, cuando la distribución de los sedimentos en el lecho tiene una amplia gama de tamaños

de partículas, τcd pueden no tener un valor único. El comportamiento particular de τcd para el caso

presente debe ser siempre considerado y apoyado por los datos de campo.




Al efectuar una analogía con información que se encuentra dentro del manual de GSTARS, y detallado

en el párrafo anterior, se procedió a analizar para que épocas del año y en cuáles ubicaciones

geográficas sería más probable la sedimentación dentro de la zona de estudio del estuario Guayas.

En la información descrita en capítulos anteriores se encuentran los valores de las concentraciones de

sedimento para ciertos sectores de los cuerpos hídricos estudiados. En el Guayas la C es de 0.39 g/l o lo

que es lo mismo 390 mg/l, al analizar y de acuerdo al criterio del párrafo inicial el valor de τcd que

corresponde para la comparación es de 0.078 N/m2.

El análisis siguiente corresponde a una época de intensidad pluviométrica baja, es decir que prevalecen

las fuerzas ocasionadas por la entrada de la marea en los cauces de los ríos estudiados.

En la Figura 7-35 se puede apreciar los valores de tensión de fondo (tf) o tensión de esfuerzo cortante

sobre el lecho. En estas curvas se muestra el comportamiento hidrodinámico en la parte superior (Norte)

y central del islote Palmar, hacia el Oeste del islote (izquierda) se presentan valores de tf mayores a

0.078 N/m2. Es decir que ocasionarían la resuspensión de los sedimentos.

Sobre la parte Este del islote (derecha) ocurre un efecto contrario debido a que los valores de tf son

inferiores a 0.078 N/m2. Esto facilitaría la depositación e incremento del islote, y corrobora lo descrito

inicialmente. Al existir menor tf habrá menor C de partículas suspendidas porque un porcentaje de

partículas pasan al proceso de decantación.

Obsérvese la Line Graph in Dxf (25) trazada en la parte central del islote y representada en la Figura 7-

35. En ésta los valores de tf registrados se encuentran por debajo de 0.078 N/m2, por lo que se puede

inferir que a partir de esa zona se facilitaría el proceso de decantación.




Figura N° 7-35 Evolución de los valores de Tf vs. Distancia para secciones transversales trazadas sobre el islote.


En la Figura 7-36 se puede apreciar y confirmar lo descrito anteriormente, ya que desde el centro del

islote hasta el final del mismo (Sur) los valores de tf están por debajo de 0.075 N/m2. Por ende cumple

la condición de ser menor que 0.078 N/m2 para sedimentarse. Basado en los resultados se puede deducir

que esa zona es propicia para que las partículas inicien el proceso de sedimentación, y por ende tendrá

menor C de material solido suspendido.






En la Line Graph in Dxf (14) de la Figura 7-36 que se encuentra más al Sur, es decir fuera de la zona

del islote, se observa hacia el Oeste (izquierda) valores de tf mayores a 0.075 N/m2, es decir que a partir

de esa ubicación habría erosión y mayor concentración de material solido suspendido.

En la Figura 7-37 se observa que los valores de las tfs son mayores a 0.078 N/m2, es decir que a partir

de esa ubicación habría erosión y mayor concentración de material solido suspendido hacia la izquierda

(Oeste), mientras que si se obtiene datos más hacia el Sur los valores de tf disminuyen hacia el Oeste,

pero en la parte central del cauce aumenta la tf, es decir que las curvas de tf tienen un pico máximo que

va cambiando desde el Oeste (izquierda), luego hacia el centro, y finalmente hasta llegar al Este

(derecha). Todo esto se puede comprobar en las siguientes figuras.



Los valores obtenidos de la modelación dejan en evidencia que en el pico más alto de la tf habrá erosión

y mayor concentración de material solido suspendido, mientras que en las otras zonas habrá

sedimentación y por ende menor tf.

Es decir que cada vez que vamos hacia aguas abajo (Sur), los picos de las tfs cambian de posición, lo

que coincide con estudios efectuados al islote, donde se expresa las capas de sedimentos no tienen un

nivel horizontal y que los sedimentos varían desde el Oeste hacia el Este del islote. Basado en este

comportamiento se puede deducir que en el cauce de los cuerpos hidrícos ocurrirá la misma variación

de las tensiones de fondo y por ende de la ubicación de las islas de sedimentos.




En la Figura 7-38 se confirma que en todas las curvas los valores de las tensiones de fondo son mayores

a 0.078 N/m2 y tienen un pico que va variando desde el Oeste (izquierda), luego hacia el centro, y

finalmente hasta llegar al Este (derecha), y que en la misma abscisa se presentará una zona de erosión y

otra de sedimentación.

Figura N° 7-29 Evolución de los valores de Tf vs. Distancia para secciones transversales trazadas sobre el islote

y en la zona de confluencia.


En la Figura 7-39 se grafican varias líneas de tensión de fondo (ltf): sobre la parte superior (Norte) del

islote Palmar, para la parte media del islote, sobre la parte baja (Sur) del islote, y la última ltf para la

parte de confluencia de los ríos (fuera del islote, más al Sur).

Con los resultados obtenidos se confirma el comportamiento antes expresado, es decir que en época de

poca intensidad pluviométrica desde la parte media hasta la parte baja del islote el proceso de

sedimentación o depositación es factible. Esto debido a que las condiciones hidrodinámicas en cada uno

de los ríos y en la confluencia favorecen éste efecto.

Además de revelar que los valores de tensión de fondo tienen un valor máximo y que este pico cambia

de Oeste a Este, también se corrobora que la tensión de fondo no es constante y que depende de la

abscisa en que se estudie se obtendrá diferentes magnitudes.





y en la zona de confluencia.


7.2.1.4.1.2 Análisis de posibilidad de sedimentación durante Enero

A continuación se presenta información de las tensiones de fondo que ocurren en el mes de Enero, en la

Figura 7-40 se observan las condiciones hidrodinámicas que existían para esa época. Con estas es

imposible que sobre el islote ocurra depositación del material particulado que viaja en suspensión. Sin

embargo el equilibrio de las fuerzas de marea y la pluvial ocurre cercano a la frontera (Salida 2D), es

decir que en ese sector existen las condiciones favorables para que ocurra la sedimentación.

Gracias a las condiciones reveladas por la simulación, se determinó que en el sector del islote lo que

ocurrió es erosión y posteriormente la resuspensión del material que no se había consolidado. Además

existe la probabilidad de que el material que se erosiona del islote pase a circular en el flujo y se sume al

material suspendido que posteriormente decantará en otro punto.

Estos flujos al poseer mayor concentración de sedimentos y circular por los lugares donde se presentan

las condiciones favorables para la sedimentación, se depositarán momentáneamente hasta que

interactúen nuevamente las fuerzas marinas y las pluviales. Por esta razón el islote podrá cambiar de

formas y niveles dependiendo de la época del año en que se estudie.

En la Figura 7-40 se puede observar las abscisas donde se han trazado las ltf, en la Figura 7-41 se

visualiza las mismas tensiones de fondo sin el plano de ubicación de las ltf. Con estos trazos se pudo

evidenciar que en la mayoría de las curvas el valor de ltf es mayor a 0.078 N/m2, y solamente en el final




se presenta una zona favorable para la sedimentación que puede ser momentánea o fija. La ubicación de

la zona de sedimentación dependerá de las condiciones hidrodinámicas de los cuerpos hídricos que

confluyen y de la cantidad de sólidos suspendidos que trasladen.


y en la zona de confluencia para el mes de Enero.



y en la zona de confluencia para el mes de Enero.





Gracias a la herramienta computacional (Iber v1.9) utilizada se simuló-representó la hidrodinámica del

flujo. Con esto se logró identificar los lugares favorables para los procesos de sedimentación y la

formación de islas-islotes en la zona de estudio.

7.2.1.4.2 Niveles de agua

A continuación se presentan impresiones de pantalla con los resultados obtenidos en cada simulación,

las imágenes que se muestran son respecto a la modelación hidráulica realizada sobre la zona

bidimensional.

Frente secos mojados.-

Dentro del manual Iber se afirma que entre los volúmenes que no tienen agua y los que sí tienen agua,

aparece un frente seco-mojado que es necesario tratar adecuadamente desde un punto de vista numérico

para evitar la aparición de inestabilidades y oscilaciones no físicas en la solución. Para el tratamiento

del frente seco-mojado, ya sea un frente de inundación o un frente de marea, se define una tolerancia

seco-mojado εwd, de forma que si la profundidad en una celda es menor a εwd, se considera que esa

celda está seca y no se incluye en el cálculo.

Al observar la Figura N° 7-42, se visualizan unas zonas marcadas con color blanco, esto se debe a que

el programa permite que para el tratamiento del frente de marea se defina una tolerancia seco-mojado

εwd, de forma que si la profundidad en una celda es menor a 0.01 m, que es el valor de εwd ingresado

para la simulación, la celda se considera seca y no se incluye en el cálculo. Es decir que la altura de

agua nunca se fuerza a cero, con el fin de evitar pérdidas de masa en el interior del dominio de cálculo y

disminuir la incertidumbre en los resultados.

La cota de agua varía en función del paso (cada 6000 s). Al estudiar al detalle se observa que los valores

mínimo y máximo son 0.012 y 5.414 respectivamente. Estos valores corresponden al paso #448 de 2

682 000 segundos. Mientras que en el paso #1 de 6000 s el programa registró valores de: 0.010 y 4.137

para el mínimo y máximo nivel de agua respectivamente.

Descripción de variación de cotas de agua máximas y mínimas.

En el paso #8 el valor mínimo de la cota de agua se presenta aguas arriba, mientras que en esos 42 000 s

la máxima cota de agua se encuentra aguas abajo y la cota mínima de agua inicia a cambiar de

ubicación.




La cota máxima de agua se mantiene aguas abajo, luego de esto cambia de ubicación de forma

secuencial, es decir aguas arriba-abajo-arriba, hasta que aproximadamente desde paso #48 los 282 000 s

la cota máxima de agua pasa a ubicarse aguas arriba y la cota mínima de agua aguas abajo. Estas

fluctuaciones ocurren al transcurrir el tiempo para el caso de malla invertida, al simular con los efectos

de marea y al aporte fluvial.

Figura N° 7-42 Cota de agua en Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas


Si se observa en la Figura N° 7-31, se puede evidenciar que en las zonas que no representa valor de cota

de agua es debido a que el programa está buscando mantener la estabilidad numérica, ayudándose en la

condición o tolerancia seco-mojado εwd. Evidentemente los lugares de mayor cota de terreno natural (tn)

que se pueden observar en la Figura N° 7-31 es donde no se registra valor de cota de agua y se

representa como una zona blanca.

En las siguientes simulaciones se ingresó una tolerancia seco-mojado εwd menor a la usada en la

primera, con esto se intentó obtener mayor precisión en el cálculo. En la Figura N° 7-31 se observa el

cambio ocurrido al invertir los valores de las cotas y cambiar el parámetro seco-mojado εwd.

Figura N° 7-31 Cota de tn en Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas





Velocidades

Los valores obtenidos con la simulación para los parámetros de velocidad y las direcciones pueden dar

una idea de cuán robusto y la habilidad que tiene el programa Iber al aplicarse en determinados

problemas. Es importante indicar que las condiciones de contorno ingresadas aguas arriba fueron datos

de caudal y en el contorno inferior el dato ingresado es de influencia de marea. Por esta razón comparar

la velocidad y dirección de los resultados obtenidos es importante, ya que no se requiere ingresar

velocidad ni dirección en ninguna de las condiciones de contorno en esta simulación para obtener

resultados de ese tipo.

Figura N° 7-44 Velocidades en la Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas


Figura N° 7-45 Velocidades en la Confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas





Si se observa y compara los resultados de velocidad registrados sobre las Figuras 7-44 y 7-45, se

confirma lo que se indica de forma textual en uno de los párrafos dentro de la Tesis. Del lado de la

margen izquierda el río Daule registra valores altos de velocidad, mientras que las velocidades

disminuyen al pasar sobre el islote. Esto se debe a que en la margen izquierda no posee prácticamente

resistencia, mientras que el flujo al pasar sobre el islote encuentra fricción que lo genera las paredes y la

parte superior del mismo, por ende disminuye la velocidad, hasta que pasa la zona del islote y vuelve a

ganar velocidad.

Al estudiar la zona por donde circula el flujo en el cauce del Babahoyo se observa que las velocidades

son mayores debido a que existe menor resistencia del lecho y por la amplitud que este tiene. En ese

cauce no existe islote, pero debe existir sedimento que se ha depositado en cotas inferiores a la del islote

Palmar.

NOTA: La Figura 7-42 y su descripción fue obtenida de una simulación previa de familiarización con

un modelo de malla invertida. De esa experiencia se pudo comprobar que cuando el flujo tiene mayor

resistencia a la circulación los Itm e IR deben ser más pequeños, por ende el parámetro CFL. Al no

varíar lo antes descrito el programa colapsa para ciertas corridas o le toma mucho tiempo hasta obtener

los resultados.

Además de lo anterior se comprobó que si no se le da parámetros de Entrada 2D o de salida 2D a alguno

de los contornos del cauce, el programa los asume como una pared de altura o nivel infinita y no se

observará desbordamiento.

7.3 Resultados de simulación con concentración de sedimentos y profundidades

7.3.1 Concentración de sedimentos (carga de lavado)

Como se había mencionado anteriormente la mayor parte del material particulado en esta zona viaja en

suspensión, obviamente la carga de lavado está compuesta por limos y arcillas.

Esta carga viaja en suspensión, se sedimenta, luego vuelve a resuspenderse y circular. Es muy probable

que se use más recursos computacionales para obtener resultados cuando a futuro se simule con el

transporte de arena.




Respecto a la simulación del sedimento que viaja en suspensión se efectuó una corrida-previa, se buscó

evidenciar que al incluir el módulo de transporte de sedimento se requiere más tiempo para obtener los

resultados. Para el análisis y comparación se tiene información de los tiempos utilizados en la

simulación hidrodinámica efectuada con anterioridad.

Lo que se ejecutó en el modelo (programado para una semana de invierno) se puede evidenciar en la

Figura 7-46, inicialmente entre el paso #1 y #2 (3000 s) el recurso temporal usado para obtener

resultados fue de 24 minutos.

Para obtener resultados en el siguiente paso se necesitó 1h26, y para la iteración que se encuentra entre

el paso #3 y #4 se requirió de 2h33 para calcular-registrar los valores. Basado en estos resultados se

puede deducir que en el siguiente calculo le tomará más tiempo hasta estabilizarse y obtener resultados

del paso siguiente.

Con los tiempos obtenidos se resolvió dejar este tema con sedimentos para simular en futuros estudios.

Figura N° 7-46 Tiempos de simulación de Sedimento en Suspensión en la Confluencia de los ríos Daule y

Babahoyo, estuario Guayas


La aplicación del modelo con datos de sedimentos y los módulos de sedimentación encendidos se puede

continuar ejecutando, pero el tiempo que se tomaría en la modelación y obtención de resultados sería un

poco dispendioso. Esta comprobado que para simular con sedimentos y conseguir resultados se deberá

ejecutar el programa con la información durante más tiempo.

Lo mencionado anteriormente está basado en la corrida que se ejecutó en el modelo Iber para un mes de

simulación (invierno), con el módulo hidrodinámico y de sedimentos activados. Para esta el modelo

necesitó de 7,5 días (iniciado el 17 de Noviembre 17:26:32 y finalizado el 25 de Noviembre 05:18:38)

hasta poder mostrar los resultados en la zona bidimensional. Sin embargo el recurso temporal disponible

para el desarrollo de la Tesis no permite efectuar más simulaciones con estos parámetros, ya que con los

tiempos de modelación que se tiene de referencia se comprobó que se requiere más recursos

económicos, computacionales y temporales de los que se dispone.




7.3.2 Profundidades

Respecto a las profundidades del tn, es evidente que los niveles más altos se encuentran sobre el islote,

el lado de mayor circulación y más profundidad se encuentra entre el margen izquierdo (Oeste) y el

islote Palmar. El flujo al transitar va socavando y profundizando el nivel de tn, por ende en esos lugares

se observó mayor velocidad y tensiones de fondo.

En la Figura N° 7-47 se puede observar que al pasar el sector del islote Palmar, específicamente en la

zona de confluencia donde se estrangula la sección del estuario Guayas las cotas del tn son más

profundas hacia el lado derecho (Este). Este comportamiento se debe a que el flujo que circula por el

Babahoyo posee mayor velocidad y no permite sedimentación en el cauce. El efecto que ocurre es

socavación por ende la producción de sedimentos en esos lugares es importante.

Figura N° 7-47 Profundidades de tn en la confluencia de los ríos Daule y Babahoyo, estuario Guayas


En el perfil transversal de la Figura N° 7-48, se puede evidenciar que la sección tiene mayor

profundidad hacia los bordes del cauce Este y Oeste. En el centro existe acumulación de sedimento, por

ende existe menor profundidad.

Las profundidades de cada sección dependerán de los lugares en que se efectué el corte y de los datos de

la época (con o sin precipitación pluviosa) ingresados a la simulación. La geomorfología obedecerá a

las condiciones hidrodinámicas que en ese lugar se conjugan para producir cambios temporales en los

cauces.




Figura N° 7-48 Profundidades de Tn aguas Arriba del río Babahoyo


La mezcla de flujos a diferentes temperaturas frio y caliente (corrientes de Humboldt y del Pacífico)

ocasiona otro intercambio iónico, por lo que las partículas se asocian, e inician un proceso de

coagulación, floculación y finalmente depositación dando origen a islas o islotes.

Otro factor que genera cambios en la profundidad es la salinidad que tiene el agua de mar, ésta genera

un intercambio iónico cuando impacta contra las aguas del río que no tienen salinidad (dulces). Este

choque ocasiona que las partículas que viajan en suspensión se adhieran unas a otras, se genera un

coagulo que luego flocula y decanta ayudado por las fuerzas de inercia.

7.4 Calibración del modelo

En el presente estudio la realización de la calibración resultó muy compleja, porque no se dispone de

medición continua y simultanea de todos los elementos que interactúan en estos cuerpos hídricos. Se

tienen datos de muy pocos lugares donde se han efectuado mediciones, además no se observaron con las

mismas condiciones climáticas. El tiempo del registro de cada uno de los datos no coincide, la

información disponible fue utilizada para ejecutar una seudo-calibración.

Con la información que actualmente existe se genera cierta incertidumbre, porque la misma es limitada

y muy distante en el tiempo. Sin embargo con lo aforado en épocas anteriores se efectuó una correlación

para establecer diferencias o coincidencias, en el caso que se encontró diferencias se establecieron los




factores que lo ocasionaron y se modificó los parámetros con error para ajustar. Luego se volvió a

simular hasta obtener resultados lo más cercano a la realidad.

En toda simulación se debe dudar de los resultados y realizar comparaciones con datos de modelos

reales, con la finalidad de avalar la simulación y obtener el conocimiento respecto a los recursos

invertidos (temporales y computacionales).

En esta tesis se pretende alertar a las entidades públicas y privadas para que se monitoree de forma

constante este cuerpo hídrico, ya que se encuentra frente a la ciudad y por ser parte importante del

desarrollo económico y turístico. La medición de parámetros debe ser efectuado de forma simultánea y

en puntos críticos de la cuenca, para con éstos simular a futuro y obtener resultados con los que se

puede coadyuvar a las autoridades en la toma de decisiones.




8 Conclusiones y recomendaciones

8.1 Conclusiones

Basado en los resultados obtenidos se puede inferir que el encuentro de la marea y del río Daule

ocasiona un efecto de amortiguamiento en el flujo (sobre el islote Palmar), ya que es un punto

de intercambio de fuerzas y donde los flujos se equilibran. En este espacio las partículas pueden

decantar por el sentido de rotación, más la oposición por fricción que brinda el islote y el

"aquietamiento" de las aguas durante el espacio temporal (sin lluvia). Por lo tanto si no cambian

las condiciones hidráulicas de los cuerpos hídricos el islote tendrá la misma posición geográfica

durante muchos años, incluso en ciertas épocas se observará con mayor elevación y área

superficial. Todo estará igual hasta que interactúen nuevamente los flujos y ocasionen surcos y

el deslizamiento de las paredes o zonas más débiles (no consolidadas), generando resuspensión

de sedimento y traslación de éste a otro punto del estuario.

El programa Iber v1.9 ha efectuado las corridas sin mostrar inestabilidad o inconsistencias que

otros programas presentaron al implantarle el área y las secciones para generar malla y luego

modelar. Ha tardado en cuanto a la obtención de resultados hidráulicos debido a la cantidad de

información ingresada y al modelo de turbulencia que se ha aplicado al simular. Pero en general

los datos obtenidos (validados) con la simulación se aproximan a los registrados, es decir que la

confiabilidad de lo obtenido con el modelo es media.

En base a lo leído, simulado y haciendo analogía con el caso del Ebro, además al no cambiar las

condiciones de la cuenca y del estuario Guayas en un momento dado puede azolvarse en su

totalidad. Existe evidencias que desde las décadas de los 60's en que funcionaba el puerto frente

a Guayaquil ha ocurrido este fenómeno, todo esto favorecido por las descargas de los sistemas

de aguas lluvias que posee la ciudad y que impactan perpendicularmente contra el flujo

estuarino. Estos intercambios de fuerzas generan circulación radial del sedimento en suspensión

dentro del estuario.




8.2 Recomendaciones

Se debe intervenir rápidamente en las cuencas aguas arriba para controlar los usos de suelo,

implementar una operación en las descargas de las plantas de tratamientos o sistemas de AA.

LL. Se debe incluir una etapa de tratamiento con desarenadores o mangas que retengan todos

los materiales finos que estos sistemas descargan actualmente. Actuar con urgencia para

minimizar los impactos ya que podríamos perder este ecosistema que es hábitat de especies

marinas y silvestres.

Recuperar-crear más áreas verdes donde el flujo pueda transitar-percolar , así las partículas

seran retenidas en la raíz de la vegetación y en estratos subsuperficiales. Hoy mayoritariamente

todo se descarga aceleradamente hacia los cuerpos hídricos, debido a que las ciudades

reemplazan los suelos naturales por hormigón o asfalto. Este "progreso" trae como efecto

disminución de áreas verdes y el desgaste-erosión de aceras y calles, por ende la sedimentación

y descomposición de los cuerpos hídricos (lugares de descarga).

Resembrar árboles del manglar y no permitir instalar más camaroneras, ya que se ha perdido

áreas que disipaban las fuerzas marinas y cumplían la función de retención de las partículas en

suspensión. En la actualidad al faltar vegetación los problemas que se tiene son: dificultad de

navegación, disminución de recurso ictiológico, pérdidas de capacidad de descarga del río

Daule, disminución de Oxígeno Disuelto, etc.

Al revisar la literatura y entender un poco el comportamiento de este hidrosistema, se puede

inferir que la ciudad va a tener muchas épocas de inundación. El humano está contribuyendo

para que esto ocurra aceleradamente (la sedimentación), por esta razón se reducen los tiempos

geológicos y ocurren los movimientos de placas u otros fenómenos que buscan el equilibrio de

los sistemas. Se recomienda efectuar obras hidráulicas dentro de los barrios de la ciudad para

retener aguas lluvias y material particulado, así se evitará futuras inundaciones.

El agua que se ha almacenado en varios sectores de la ciudad usarlo para: descargar en los

inodoros, regar las áreas verdes, lavado de pisos o aceras y en el lavado de vehículos.

Usar el programa Iber v 1.9 en equipos con procesador I7 o superior, y que el mismo posea

como requisito mínimo una tarjeta gráfica independiente (Nvidia Force o superior).

Tener especial cuidado en ingresar los valores a Iber en las mismas unidades (segundos) para:

Itm, Tiempo máximo de simulación y el IR. Al no cuidar este ingreso, se generan problemas o

inconsistencias numéricas en las iteraciones. Para poder obtener los valores adecuados se lo

hizo por medio de prueba y error, ya que en reiteradas ocasiones los procesos se truncaban una

vez iniciados y avanzados en porcentajes altos. Todo esto con la pérdida de tiempo

correspondiente.




Usar los equipos de simulación en un área con conexiones aterrizadas y con sistemas de aire

acondicionado. Tener precaución debido a que los equipos se sobrecalientan y por la protección

térmica se apagan, por ende se pierde todo el proceso iniciado.

Tener cuidado de afinar o buscar el valor adecuado para el factor o Número de Courant-

Friedrichs-Lewy (CFL), ya que en algunas modelaciones parecería que estaba iterando de forma

correcta. Pero en cierto momento de la ejecución se emitía un error, obviamente todo el tiempo

de la modelación se perdía y había que volver a empezar desde cero.

Poseer unidades externas con buena capacidad de almacenamiento, para guardar los resultados

generados y no saturar los equipos que simulan.

Ingresar los datos de cada escenario al programa Iber para todas y cada una de las diferentes

simulaciones, ejecutarlo en diversas computadoras para obtener mayor cantidad de resultados.

Usar los mismos para análisis y conclusiones que coadyuven a sustentar una TESIS. Mucho

más expedito se debe ser en el caso de modelar un estudio para diseñar o tomar decisiones

gubernamentales, ya que los diseños o proyectos siempre se requieren con antelación.

Simular en equipos donde todo el recurso computacional sea invertido en la modelación, es

decir abstenerse de usar ese equipo para otras actividades, en especial la memoria gráfica ya que

es la que mayor demanda tiene por los datos e información gráfica procesada.

Tener un equipo stand by para ser usado en el caso de alguna eventualidad con las

computadoras que se tiene trabajando en las simulaciones.

Dudar siempre de los resultados, hacer un chequeo de lo simulado vs. lo medido en sitio, para el

presente estudio la forma inicial de validar la corrida ha sido comprobando si la gráfica de la

evolución de un punto (ubicado en la frontera) para el parámetro cota de agua poseía todas las

ondas de marea.

Desactivar las actualizaciones en las computadoras que efectúan las simulaciones,

preferentemente desconectarlas del internet para evitar que algun reajuste reinicie el equipo con

la pérdida o falla en la simulación.

Mantener conectados los equipos de simulación a alguna línea de corriente con soporte de

energía, o a un sistema acumulador de energía para poder poner a hibernar el equipo ante una

falla del sistema eléctrico.

Recopilar toda la información de campo existente para contrastar lo simulado contra lo medido,

en el caso de no existir se debe medir y registrar de forma simultánea la información requerida

para simulación y validación.

Conseguir el auspicio de alguna entidad que proporcione un espacio físico para instalar los

equipos con que se va a efectuar las simulaciones.




Evitar instalar o eliminar programas durante las simulaciones, ya que luego de instalar o

eliminar se necesita reiniciar el equipo, y esta actividad hace que se pare el proceso o se pierda

lo simulado en el peor de los casos.

Trabajar las simulaciones del comportamiento hidrodinámico y efectuar las revisiones-

validaciones con personas de experiencia, pero en especial que conozcan el cuerpo hídrico

estudiado.

Las de entidades del Estado deben hacer seguimiento y medición de los parámetros que han

servido para la simulación, éstas deben seguir registrando la información y colgarla en las

páginas web. No eliminar la información vieja sino conservarla de alguna forma en nubes del

cyber espacio.

Instalar los programas a usar y efectuar simulaciones de tiempo pequeños, para detectar si los

resultados cumplen con parámetros básicos.

Ingresar batimetrías o datos para generar superficies pequeñas, mallar y constatar que

representa de forma correcta la superficie real. Luego de esta prueba se puede ingresar

condiciones temporales mayores y más parámetros.




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