CÁLCULO DEL BALANCE DE AGUA EN EL YUNQUE
RECURSOS DE AGUA DE PUERTO RICO
HIDROLOGIA DEL BOSQUE NACIONAL EL YUNQUE, Página 3
El primer paso en calcular el balance de agua de El Yunque consistió en determinar la cantidad total de lluvia anual (Pa) que se precipita sobre el área del bosque. Como se indicara anteriormente, en adición a la precipitación directa sobre la cubierta vegetal y de suelos de El Yunque, se condensa agua debido al contacto de las nubes saturadas sobre la zona con esta cubierta. Este elemento de Pa se considera más adelante. La Pa producto de la lluvia sobre El Yunque se calculó para cada una de las sub-cuencas en el bosque según ilustradas en la figura a la derecha. Los contornos del mapa de Pa del NWS fueron interpolados de intérvalos de 10 pulgadas a 5 pulgadas. Este mapa de contornos de Pa se sobre-impuso sobre el área que compone la reserva de El Yunque y sus cuencas interiores. Sobre esta combinación se añadió una matriz de cuadrados en forma de celdas con un área individual de 500 x 500 metros (250,000 metros cuadrados). Este tamaño de celda se seleccionó en base a la distancia entre los contornos de Pa con diferencias de 5 pulgadas.
El número de celdas (o fracciones) con contornos similares de Pa se integró gráficamente en una matriz en Excel. El valor de Pa común en celdas fue multiplicado por el número de estas celdas. Este procedimiento se repitió para cada contorno de Pa y cada cuenca de los ríos principales que drenan El Yunque, según ilustradas en la figura arriba. El producto de las multiplicaciones de celdas por Pa se sumó para cada cuenca, y se dividió por el número de celdas para calcular el promedio pesado de Pa. Estos cálculos se resumen en la tabla siguiente. Los valores de Pa en la figura anterior y la tabla siguiente son en pulgadas anuales. Estos cálculos resultaron en un valor promedio de Pa para el área que ocupa la reserva de El Yunque de aproximadamente 126.4 pulgadas anuales (3,212 milímetros).
Calculado el valor de P promedio anual (Pa) en el área de El Yunque, se procedió a determinar el monto de la escorrentía anual (Qpa). Los efluentes principales de El Yunque son los ríos Espíritu Santo; Mameyes; Rio Grande; Sabana; Fajardo; Icacos; Cubuy; Gurabo; y Santiago, que descargan hacia las costas norte y este-sureste (excepto el Rio Gurabo que retorna hacia el norte como tributario del Rio Grande de Loíza). El Rio Icacos es un tributario del Rio Blanco que fluye hacia Naguabo. La escorrentía descargada por estos ríos es determinada en las estaciones hidrográficas operadas por el USGS (figura a la derecha), donde se mide el flujo instantáneo cada 15 minutos (hasta cada 5 minutos durante crecientes). Utilizando estos datos, el USGS determina los valores del Q promedio diario (Qpd) y el Q promedio anual (Qpa) en cada estación. Estos valores son publicados por el USGS en su página en la Internet (http://pr.water.usgs.gov/). La ubicación de estas estaciones se ilustran en la figura a la derecha.
CONTORNOS DE PRECIPITACIÓN PROMEDIO ANUAL EN EL YUNQUE (PULGADAS)
CUENCAS PRINCIPALES EN EL YUNQUE Y ESTACIONES DE MEDIR FLUJO DEL USGS
Las ubicaciones de las estaciones del USGS en la figura anterior incluyen áreas de drenaje mayores que el área de las cuencas dentro de la reserva de El Yunque. Esto requiere que para obtener el valor neto de Qpa que emana de la reserva de El Yunque, los valores de Qpa individuales medidos por el USGS necesitan ajustarse para descontar la contribución de las áreas entre los lindes del Yunque y las estaciones.Datos de las estaciones, incluyendo el valor de Qpa para el período de record de las estaciones se resumen en la tabla siguiente. El valor de Qpa en la tabla de las estaciones del USGS es expresado en pulgadas para facilitar el cálculo final del balance de agua en El Yunque. Este valor de Qpa en pulgadas se obtiene multiplicando el valor en pies cúbicos por segundo (pcs) por el área de captación de cada estación, insertando los factores de conversión correspondientes para cambiar de unidades de pies por segundo (pcs) a pulgadas por año. Multiplique por 25.4 las pulgadas por año para obtener milímetros de Pa anuales. La escorrentía total incluye ajustes por las extracciones de la AAA para las plantas de filtración aguas arriba de las estaciones (un promedio de 67.5 pcs, equivalente a 105 mgd). El valor ajustado de Qpa incluyendo estas extracciones promedio diarias (en pcs) se ilustran en la última columna de la tabla en millones de metros cúbicos por año (Mm3/año) para luego comparar este flujo anual con la escorrentía en El Yunque (QY).
ÁREA DE CAPTACIÓN Y FLUJO PROMEDIO ANUAL (Qpa) EN LAS ESTACIONES DEL USGS
CICLO HIDROLÓGICO O BALANCE DE AGUA DEL BOSQUE NACIONAL EL YUNQUE
El ciclo hidrológico o balance del agua del área que comprende el Bosque Nacional de El Yunque (defninido también en las investigaciones como el Bosque Experimental de Luquillo, "LEF") ha sido estimado por varios investigadores. En mayo del 2012, el Instituto Internacional de Dasonomía Tropical publicó un informe titulado "Luquillo Experimental Forest: Research History and Opportunities", donde se resumen entre otros temas varios de los estudios sobre la hidrología y el balance de agua en El Yunque. En estos estudios la finalidad fue estimar la precipitación promedio anual (Pa), la escorrentía promedio anual (Qpa), y la evapotranspiración actual (Eta) en los lindes de El Yunque. Los estimados de lluvia incluyen evaluaciones de la contribución de la condensación (C) directa sobre la cubierta de El Yunque separada de la precipitación pluvial. Los estimados de escorrentía se basan en datos de las estaciones de medir Q operadas por el USGS. La diferencia entre la suma de Pa más C (precipitación total) menos Qpa se asume corresponde a Eta. El factor de infiltración a los suelos y acuíferos no se considera, pues en el ciclo hidrológico anual estos factores son menores ya que el almacenaje mínimo que ocurre está en equilibrio (la cantidad que se infiltra es igual a la que retorna a las quebradas). En el área de El Yunque no existen rocas ni depósitos no-consolidados que formen acuíferos de importancia. Las rocas son generalmente de origen volcánico, induradas y de baja porosidad. Los suelos son de poco espesor y lo empinado de las laderas de El Yunque promueve que el agua que se infiltra a los suelos descargue rápidamente a los cientos de quebradas y riachuelos en el bosque. Los estimados del balance de agua en El Yunque obtenido en los estudios llevados a cabo como parte de las investigaciones del IIDT y el LEF se resumen en la siguiente tabla.
En la siguiente sección se presenta un análisis del balance de agua en el Yunque en el cual el valor de P promedio anual (Pa) en los lindes del Yunque se obtuvo integrando celdas de tamaño igual con zonas de lluvias del mismo valor (basado en los mapas de Pa del NWS). El valor de la escorrentía Qpa que emana de El Yunque se obtuvo de los datos medidos en las estaciones que opera el USGS, con correcciones para tomar en cuenta las áreas de drenaje entre los lindes de El Yunque y la ubicación de estas estaciones. Este método utiliza datos de campo actualizados que toma en cuenta las diferentes tasas de aumento de lluvia con elevación en las diferentes laderas de El Yunque.
