Evaluación de caudales de crecientes en la cuenca alta del Río Chambo, a partir de la comparación de precipitaciones medias mensuales observadas y satelitales (IMERGNASA) en la ciudad de Guamote, provincia de Chimborazo
Date
2026-01-19
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Civil
Abstract
This technical project evaluates flood flows in the upper Chambo River basin, Chimborazo
province, by comparing average monthly rainfall observed at local stations with IMERG-NASA
satellite data obtained from the GIOVANNI and POWER platforms. The aim is to validate its
application in areas with limited instrumentation. The main objective is to characterize the
hydrological and climatic properties of the basin, delineate it, and estimate design flows using
geomorphological, hydrological, and statistical methods. This approach complements the
scarce hydrometric records from station H-0790 Cebadas AJ Guamote, in order to anticipate
floods that impact infrastructure and vulnerable Andean communities.
The general methodology encompassed the delineation of the watershed using ArcGIS with
digital elevation models from the Military Geographic Institute, morphometric analyses
revealing an area of 1349.07 km², an average altitude of 3767 meters above sea level, and an
average slope of 14.48%, along with the compilation of hydrometeorological data from
INAMHI. Outliers from 1986, 1994, and 2007 were eliminated using the Chauvenet criterion.
The Gumbel distribution was applied for return flows, and the SCS method was used with an
average runoff coefficient of 0.12. Observed and satellite results were compared using the
formula Q = (P × A × R) / t. The NEVI-15 standard guided the risk assessments for works such
as riverbank protection with a return period of 140 years.
The main results highlight design flows for the Chambo River of 63.87 m³/s (T=5 years),
71.62 m³/s (T=10), 81.41 m³/s (T=25), 88.67 m³/s (T=50), 95.87 m³/s (T=100), and up to 100
m³/s (T=140), with an average variation of 4% between hydrometric measurements and the
SCS method, validated by simulations in HEC-HMS with errors of less than 2.15%. The
IMERG-NASA data satisfactorily reproduced the monthly precipitation for the period 2000-
2024, generating average monthly flows of 57 m³/s close to the observed value (57.17 m³/s),
with a stable base flow of 9.94 m³/s. The basin's shape, with a Gravelius index of 1.96 and a
shape factor of 0.60, indicates a moderate response to heavy rainfall, while the bimodal rainfall
regime shows peaks of 78 mm in April and 70 mm in December.
IMERG satellite data demonstrate the feasibility of modeling floods in Andean basins with
limited instrumentation, aligning with ground-based observations and supporting safe hydraulic
designs that strengthen risk management in the Chambo region. Routine integration of NASA
products into early warning and hybrid monitoring systems is recommended, along with
periodic local calibrations in HEC-HMS to reduce uncertainties in extreme flows and promote
water sustainability in irrigation and road protection. This empirical, multi-method approach
ensures efficient solutions adapted to the regional context, with correlations greater than R=0.8
in the analyzed time series.
Description
Este proyecto técnico evalúa los caudales de crecientes en la cuenca alta del río Chambo,
provincia de Chimborazo, mediante la comparación de precipitaciones medias mensuales
observadas en estaciones locales con datos satelitales IMERG-NASA obtenidos de las
plataformas GIOVANNI y POWER, para validar su aplicación en áreas con instrumentación
limitada. El objetivo principal radica en caracterizar las propiedades hidrológicas y climáticas
de la cuenca, delimitarla y estimar caudales de diseño utilizando métodos geomorfológicos,
hidrológicos y estadísticos, complementando los registros hidrométricos escasos de la estación
H-0790 Cebadas AJ Guamote, con el fin de anticipar crecidas que impactan infraestructura y
comunidades andinas vulnerables.
La metodología general abarcó la delimitación de la cuenca mediante ArcGIS con modelos
digitales de elevación del Instituto Geográfico Militar, análisis morfométricos que revelan un
área de 1349,07 km², altitud media de 3767 msnm y pendiente promedio del 14,48%, junto con
la recopilación de datos hidrometeorológicos del INAMHI. Se eliminaron valores atípicos de
los años 1986, 1994 y 2007 mediante el criterio de Chauvenet, se aplicó la distribución de
Gumbel para caudales de retorno y el método SCS con un coeficiente de escorrentía promedio
de 0,12, contrastando resultados observados y satelitales a través de la fórmula Q = (P × A × R)
/ t; la normativa NEVI-15 orientó los riesgos para obras como defensas ribereñas con período
de retorno de 140 años.
Los resultados principales destacan caudales de diseño para el río Chambo de 63,87 m³/s
(T=5 años), 71,62 m³/s (T=10), 81,41 m³/s (T=25), 88,67 m³/s (T=50), 95,87 m³/s (T=100) y
hasta 100 m³/s (T=140), con una variación promedio del 4% entre mediciones hidrométricas y
el método SCS, validado por simulaciones en HEC-HMS con errores inferiores al 2,15%. Los
datos IMERG-NASA reprodujeron satisfactoriamente las precipitaciones mensuales del
período 2000-2024, generando caudales mensuales promedios de 57 m³/s cercanos a los
observados (57,17 m³/s), con un caudal base estable de 9,94 m³/s; la forma de la cuenca, con
índice de Gravelius de 1,96 y factor de forma de 0,60, indica una respuesta moderada a lluvias
intensas, mientras que el régimen pluviométrico bimodal presenta picos de 78 mm en abril y 70
mm en diciembre.
Los datos satelitales IMERG demuestran viabilidad para modelar crecientes en cuencas
andinas con deficiencias instrumentales, alineándose con observaciones terrestres y
respaldando diseños hidráulicos seguros que fortalecen la gestión de riesgos en el Chambo. Se
recomienda la integración rutinaria de productos NASA en sistemas de alerta temprana y
monitoreo híbrido, junto con calibraciones locales periódicas en HEC-HMS para reducir
incertidumbres en caudales extremos y promover la sostenibilidad hídrica en riego y protección
vial. Este enfoque empírico-multimétodo asegura soluciones eficientes y adaptadas al contexto
regional, con correlaciones superiores a R=0,8 en series temporales analizadas.
Keywords
CUENCA CHAMBO, IMERG-NASA, CAUDALES CRECIENTES
Citation
Universidad Técnica de Ambato-Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica-Carrera de Ingeniería Civil