LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2022, Volumen 3, Número 2, p. 1141.
DOI: https://doi.org/10.56712/latam.v3i2.173
Descripción hidrogeomorfológica de la Cuenca Alta del
río Sibimbe (Bolívar, Ecuador) con fines de riego
Hydrogeomorphological Description of the Upper Basin of the Sibimbe
River (Bolívar, Ecuador), for Irrigation Purposes
Carlos Vinicio Sanabria Yépez
Ministerio de Agricultura y Ganadería
csanabria@mag.gob.ec
https://orcid.org/0000-0001-5038-3159
Guayaquil-Ecuador
Carlos Alberto Nieto Cañarte
Universidad Técnica Estatal de Quevedo
cnieto@uteq.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-1817-9742
Quevedo-Ecuador
Byron Andres Burgos Carpio
Universidad Andina Simón Bolívar
byron.burgos2015@uteq.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-2840-9997
Quevedo-Ecuador
Miguel Efren Loaiza Espinoza
Ministerio de Agricultura y Ganadería
mloaiza@mag.gob.ec
https://orcid.org/0000-0003-3058-2657
Guayaquil-Ecuador
Artículo recibido: día 31 de octubre de 2022. Aceptado para publicación: 19 de noviembre de 2022.
Conflictos de Interés: Ninguno que declarar.
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Como citar: Sanabria Yépez, C. V., Nieto Cañarte, C. A., Burgos Carpio, B. A., & Loaiza Espinoza,
M. E. (2022). Descripción hidrogeomorfológica de la Cuenca Alta del río Sibimbe (Bolívar,
Ecuador) con fines de riego. LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y
Humanidades, 3(2), 1127-1140 https://doi.org/10.56712/latam.v3i2.173
LATAM Revista Latinoamericana de Ciencias Sociales y Humanidades, Asunción, Paraguay.
ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2022, Volumen 3, Número 2, p. 1142.
Resumen
En el territorio ecuatoriano, la provincia de Bolívar ha venido extendiendo año tras año su frontera
agrícola, sin tener en cuenta la oferta y demanda de agua en la zona. Por esta razón, la presente
investigación se centró en llevar a cabo la caracterización hidrológica de la cuenca alta del río
Sibimbe mediante el uso de herramientas de Sistema de Información Geográfica - SIG, con la
finalidad de determinar si la oferta de agua permite suplir los requerimientos hídricos del área
cultivada. Con base a lo mencionado anteriormente, se procedió a estimar los principales
parámetros morfométricos de la cuenca, y una vez obtenidos se realizó un balance hídrico
espacial mensual, adaptado a los conceptos desarrollados por la FAO y a la situación actual de
la zona, lo cual permitió identificar dos etapas en cuanto a la oferta y demanda de agua. Por un
lado, de febrero a mayo existe excedente de agua, y por el otro, de junio a enero existe déficit de
agua. Así mismo, basado en la metodología del Servicio de Conservación de Suelos –SCS,
ajustado por Fegurson, se aplicó un modelo de escorrentía mensual directa, el cual permitió
conocer que la cantidad de agua superficial aportada al caudal del río Sibimbe es de 25,426,560
m3 por año. Finalmente, se aplicó la metodología de la FAO para determinar los requerimientos
de riego de los principales cultivos, los cuales fueron de 22,263,951.28 m3 por año. En
conclusión, se determinó que la escorrentía puede suplir los requerimientos de riego de los
cultivos en la cuenca alta del río Sibimbe durante el año. Por lo tanto, las entidades públicas
ecuatorianas deben priorizar la intervención en la zona de acuerdo al ámbito de sus
competencias, con la finalidad de brindar una sostenibilidad a través del tiempo.
Palabras clave: cuenca, excedentes, déficits, riego, escorrentía
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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2022, Volumen 3, Número 2, p. 1143.
Abstract
In the Ecuadorian territory, the province of Bolívar has been expanding its agricultural frontier year
after year, without taking into account the supply and demand of water in the area. For this reason,
the present investigation focused on carrying out the hydrological characterization of the upper
basin of the Sibimbe River through the use of tools from the Geographic Information System -
GIS, in order to determine if the water supply allows meeting the requirements. water of the
cultivated area. Based on the aforementioned, the main morphometric parameters of the basin
were estimated, and once obtained, a monthly spatial water balance was made, adapted to the
concepts developed by the FAO and to the current situation of the area, which allowed identify
two stages in terms of water supply and demand. On the one hand, from February to May there
is an excess of water, and on the other, from June to January there is a water deficit. Likewise,
based on the methodology of the Soil Conservation Service -SCS, adjusted by Fegurson, a direct
monthly runoff model was applied, which found that the amount of surface water contributed to
the flow of the Sibimbe River is 25,426,560 m3 per year. Finally, the FAO methodology was applied
to determine the irrigation requirements of the main crops, which were 22,263,951.28 m3 per
year. In conclusion, it will be prolonged that the runoff can supply the irrigation requirements of
the crops in the upper basin of the Sibimbe River during the year. Therefore, Ecuadorian public
entities must prioritize intervention in the area according to the scope of their powers, in order to
provide sustainability over time.
Keywords: basin, surpluses, deficits, irrigation, runoff
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INTRODUCCIÓN
A nivel mundial, el manejo sostenible de cuencas hidrográficas es de vital importancia, ya que
permite aprovechar los recursos naturales disponibles en forma equilibrada, sin causar daño al
ambiente. En Ecuador, los estudios referentes a cuencas hidrográficas son limitados y en la
mayor parte del territorio se desconoce su importancia. Este problema incurre a que no se realice
una gestión adecuada del agua para riego, ya que, en la mayoría de cuencas hidrográficas, el
agua procedente de escorrentías superficiales no es aprovechada, dejando que estas se pierdan
por evaporación y filtración durante su curso. Escudero (2015) indica que en el cantón Echeandía,
provincia de Bolívar, existe un déficit hídrico del 32.69%; pero a pesar de esto las fronteras
agrícolas se siguen extendiendo a través de los años, sin tomar en cuenta la disponibilidad de
agua existente, por ende, la mayor parte de agricultores no logra alcanzar rendimientos óptimos
en sus cosechas.
Con el fin de solucionar este problema, en la presente investigación se han aplicado herramientas
SIG para los distintos procesos que conlleva la caracterización hidrológica de la cuenca alta del
río Sibimbe, debido a que permiten realizar un análisis de una manera rápida y eficaz. Por lo tanto,
entre las interrogantes planteadas tenemos: conocer los parámetros morfométricos, estimar en
forma espacial y volumétrica el balance hídrico, partiendo de la metodología de la FAO (2016);
de igual manera, la oferta de escorrentía superficial mediante el método del SCS ajustado por
Ferguson (1996), y los requerimientos de riego de los principales cultivos, aplicando la
metodología de la FAO (Calvache, 2012).
Los resultados obtenidos a partir del procesamiento de información hidrológica permiten realizar
un análisis espacial y cuantitativo de la oferta y demanda de agua en la cuenca, lo cual ayudará
a tomar decisiones correctas en cuanto a la gestión del agua para riego, y de esta manera
garantizar una sostenibilidad en toda el área de influencia.
MÉTODO
La cuenca alta del río Sibimbe se encuentra ubicada en la parte centro-occidental de la región
interandina del Ecuador, específicamente entre los cantones Echeandía y Guaranda de la
provincia de Bolívar. La posición geográfica se extiende desde: 79°3' W 1°22' S y 79°17' W 1° 25'
S. De acuerdo a la SENAGUA (2014), la cuenca alta del río Sibimbe hidrográficamente pertenece
al sistema hidrográfico No. 14,976 de la cuenca del río Guayas, la más extensa e importante del
país.
En el presente trabajo investigativo, se ha contemplado la aplicación de metodologías confiables
que han sido probadas en distintos lugares bajo escenarios específicos. Por lo tanto, estas
metodologías han sido empleadas mediante el uso de Sistemas de información Geográfica, las
cuales se detallan a continuación:
Análisis morfométrico
Para este análisis se delimitó previamente la cuenca hidrográfica, a través del uso del menú
Hydrology del software ArcGIS, utilizando un MDE como dato de entrada, con una resolución de
30 m. Posteriormente, mediante la metodología de Villón (2011) se calculó y clasificó la cuenca
hidrográfica de acuerdo a su área y perímetro, de igual manera, el factor forma fue calculado
mediante la ecuación recomendada por Fuentes (2004), mientras que el cálculo del índice de
compacidad fue realizado en base a la ecuación sugerida por Urbina, Farfán, Ferreira, Brandán y
Aguilera (2010); por último, la densidad de drenaje fue obtenida aplicando la ecuación
recomendada por CORTOLIMA (2009). Estos productos ayudaron a estimar el comportamiento
de la cuenca ante eventos de máximas avenidas.
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Determinación del balance hídrico y los volúmenes de escurrimiento superficial
Para determinar el balance hídrico y los volúmenes de escurrimiento se descargaron previamente
en formato raster los datos climáticos de temperatura media, máxima, mínima, radiación solar
extraterrestre y precipitación media a nivel mensual de la página WorldClim versión 2.0, con una
resolución espacial aproximada de 1 km2 y cuya temporalidad es de 1970 – 2000 (Aruni, 2015).
Estos datos fueron recortados en base al área de influencia con la herramienta Extract by Mask.
La metodología aplicada para determinar el balance hídrico fue la propuesta por la FAO (2016),
debido a que considera varios aspectos de importancia como la evapotranspiración, que fue
calculada por el método de Hargreaves, la variabilidad de la reserva de agua en el suelo, basada
en la humedad disponible a la profundidad radicular efectiva de los cultivos. La información de
suelos fue facilitada por el MAG (2018), y la información faltante fue calculada con el software
SPAW (Saxton y Rawls, 2009). Por consiguiente, para la determinación del balance hídrico se
aplicó la ecuación (HAi = HAi−1 + Pi - ET0i) mediante calculadora raster, siendo HAi: Humedad
almacenada del mes actual (mm), HAi−1: Humedad almacenada del mes anterior (mm), Pi:
Precipitación del mes actual (mm) y ET0i: Evapotranspiración de referencia del mes actual (mm)
(Ruíz, Arteaga, Vázquez, Ontiveros y López, 2012). Estas variables ayudaron a determinar el
déficit y exceso que es aportado al caudal. Cabe indicar que el mes de partida para el balance,
fue aquel que marca el inicio de la temporada seca luego de un periodo lluvioso; por ende, en
este mes se asumió como humedad disponible en el suelo la capacidad de campo.
La determinación del escurrimiento superficial fue realizada aplicando la metodología del SCS,
ajustado por Ferguson (1996) para ser aplicado a nivel mensual. Esta fórmula considera la
precipitación a nivel mensual, el potencial de retención máxima obtenido a partir del número de
curva, bajo una condición de humedad antecedente II, y 3 constantes a, b, k, que fueron
seleccionadas de la tabla de constante en base a un r2 = 0.98, por ser el valor mejor ajustado. Es
importante destacar que las variables fueron utilizadas en formato raster y para el cálculo
respectivo se utilizó la calculadora raster y luego la herramienta Zonal Statistics as Table, para
obtener estos resultados en forma cuantitativa.
Cálculo de los requerimientos de riego de los principales cultivos sembrados
El cálculo de los requerimientos de riego fue realizado mediante la metodología de la FAO a nivel
mensual (Calvache, 2012). La ecuación utilizada ((ETo x Kc) – Pe), considera la
evapotranspiración de referencia (ETo) calculada previamente en el balance hídrico, el
coeficiente de cultivo (Kc) seleccionado en base al Manual 56 de la FAO (Allen, Pereira, Raes,
Smith, 2006), y la precipitación efectiva (Pe) en base a las ecuaciones de la USDA.
Adicionalmente, a esta lámina obtenida se involucró una eficiencia de riego del 55%, que es
catalogada para sistemas de riego por surcos. Cabe destacar que las variables fueron utilizadas
en formato raster y para el cálculo respectivo se utilizó la calculadora raster y luego la
herramienta Zonal Statistics as Table, para obtener estos resultados en forma cuantitativa.
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RESULTADOS
De acuerdo a los parámetros morfométricos, obtenidos se puede apreciar que la cuenca alta del
río Sibimbe es catalogada como grande por poseer una superficie mayor a 250 km2. Del mismo
modo, la clasificación de Horton permite evidenciar que su forma es moderadamente achatada,
por presentar un valor adimensional que está entre el rango de 0.36 a 0.54, el índice de
compacidad va de oval redonda a oval oblonga por presentar un valor adimensional que está
entre el rango de 1.25 a 1.5; mientras que la densidad de drenaje es baja por estar entre el rango
de 0.1 a 1.8. Por último, la pendiente promedio de la cuenca es alta con un valor de 13%, es decir
que por cada 100 metros horizontales experimenta un desnivel de 13 m.
Tabla 1
Parámetros morfométricos
DESCRIPCIÓN
UNIDADES
VALOR
Área de la cuenca
km
2
397.29
Perímetro de la cuenca
km
89.38
Factor forma de Horton
adimensional
0.50
Índice de Gravelious
adimensional
1.26
Pendiente promedio de la cuenca
m/m
0.13
Longitud red hídrica
km
559.78
Densidad de drenaje
km/km
2
1.41
Los resultados de balance hídrico obtenidos a nivel mensual, permiten apreciar que en la cuenca
alta del río Sibimbe durante los meses de febrero, marzo, abril y mayo presentan excesos de agua,
siendo marzo el mes que presenta el registro más alto, con un valor de 425.24 mm; mientras que
durante los meses de julio, agosto y septiembre se presenta déficit en toda la cuenca, siendo el
mes de septiembre el que registra su valor más alto con 109.95 mm.
De igual forma, los resultados de escorrentía superficial obtenidos permiten apreciar que la
escorrentía total en la cuenca alta del río Sibimbe es de 25,426,560 m3/año, registrando los
mayores aportes en los primeros 4 meses de año, siendo marzo el mes que presenta el registro
más alto, con un valor de 6,372,532.6 m3. Por el contrario, los meses que no producen escorrentía
son los de julio y agosto.
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Figura 1
Volúmenes de escorrentía superficial
Los resultados de requerimientos de riego de los principales cultivos sembrados en la cuenca
alta del río Sibimbe, permiten apreciar que durante los primeros 5 meses del año los cultivos no
requieren riego; pero en los meses restantes estos valores varían paulatinamente. El
requerimiento de riego total de los principales cultivos sembrados: pastos, frutales, hortalizas,
cereales y maíz es de 22,263,951.28 m3/año.
Figura 2
Requerimientos de riego por los cultivos
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Maíz
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 93.140,70 160.726,9 1.775,99 0,00 0,00 0,00
Cereales
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 87.254,42 676.221,7 521.292,6 347.309,4 178.976,6 0,00
Hortalizas
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 112.826,5 1.598.237 1.741.967 460.224,4 0,00 416.462,6 0,00
Frutales
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1.866.161 1.905.287 449.248,1 81.046,32 11.178,80 0,00
Pasto
0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 210.024,3 3.585.323 3.799.237 1.754.740 1.232.272 972.983,3 0,00
0
1.000.000
2.000.000
3.000.000
4.000.000
5.000.000
m3
Requerimientos de riego por cultivo en la cuenca alta del río Sibimbe
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DISCUSIÓN
Los parámetros morfométricos indican que la cuenca alta del río Sibimbe puede ser susceptible
a concentrar lluvias intensas con fuertes volúmenes de escurrimiento de acuerdo a su factor
forma (Fuentes, 2004), y a su índice de compacidad (Urbina et al, 2010), que sumado a una
densidad de drenaje baja, hace que el tiempo de respuesta se vea afectado ante una máxima
avenida por la baja longitud de ríos en el área de estudio (CORTOLIMA, 2009).
En aquellas zonas donde no exista información climática, es recomendable hacer uso de
información confiable bajo una misma temporalidad y con las variables necesarias, como las que
se pueden obtener a través de la página de WorldClim (Aruni, 2015).
En el balance hídrico se puede apreciar que desde el mes de febrero hasta el mes de mayo se
presentan excesos de agua en toda la cuenca, debido a las altas tasas de precipitación; por
consiguiente, durante este periodo la humedad disponible en el suelo está al máximo de su
capacidad, como lo indica (Ruíz et al., 2012). De igual forma, la época en que se presenta déficit
en toda la cuenca está comprendida entre los meses de julio a septiembre, ya que existe una
menor tasa de precipitación, por ende, durante este periodo la reserva de humedad del suelo se
va agotando.
Uno de principales problemas al realizar el cálculo de escurrimiento superficial por el método del
SCS, es no contar con datos de precipitación diaria; por tal motivo, se aplicó la ecuación ajustada
por Ferguson (1996) que se basa en el método del número de curva del SCS bajo una
temporalidad mensual. Los resultados de escurrimiento superficial registran los mayores
aportes en los primeros 4 meses del año, debido a que durante estos meses se concentran las
mayores tasas de precipitación en toda la cuenca.
Para los cálculos de requerimiento de riego se concuerda con la FAO (2016), en que se deben
tomar en cuenta las variables de (ETo), (Kc) y (Pe). Estos resultados permitieron evidenciar que
el mes de mayor demanda es agosto con 8,283,440.57 m3, debido a que durante este periodo se
registran los (Kc) más altos y la precipitación efectiva es baja. Así mismo, se puede apreciar que
el cultivo de mayor demanda de riego en la cuenca es el pasto, con un total de 11,554,582.57 m3,
por poseer una mayor superficie.
Al contrastar los valores de requerimientos de riego de los cultivos y los valores de volumen de
escorrentía producidos en la cuenca alta del río Sibimbe, se puede notar que la oferta de agua en
la cuenca permite satisfacer el 100% de la demanda, siempre y cuando se logre captar toda la
escorrentía generada. Es importante indicar que en Ecuador se requieren investigaciones que
contemplen un plan de gestión Integrada e Integral de los Recursos Hídricos, para garantizar la
sostenibilidad en las cuencas hidrográficas del territorio nacional.
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ISSN en línea: 2789-3855, agosto, 2022, Volumen 3, Número 2, p. 1149.
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