Estudio de una cuenca de drenaje. Río Peitingo

Enviado por paco_jr

1. Objetivo

El objetivo de esta materia es introducir al estudiante en la concepción de Manejo y Gestión en la Cuenca Hidrográfica y en el conocimiento de los elementos teórico-prácticos correspondientes a una propuesta de alternativas productivas y protectoras de los recursos naturales y ambientales con un criterio de atender al desarrollo sustentable.

2. Introducción

El espacio geográfico es sometido constantemente a transformaciones que muchas veces han provocado la ruptura del equilibrio necesario entre los diferentes componentes de un paisaje específico trayendo consigo una desproporción con empobrecimiento de elementos positivos y aumento excesivo de elementos negativos para el correcto desenvolvimiento de los procesos naturales. Si se tiene al agua como elemento primordial en dicho equilibrio, se comprenderá la razón de realizar un estudio evaluativo de un área como base muy importante para conocer los cambios innecesarios ocurridos, la tendencia de los mismos y las medidas o soluciones a tomar para erradicar los problemas.

La cuenca hidrográfica se considera como una unidad geográfica y de manejo, que adquiere su identidad y estructura funcional a través del ciclo hidrológico y el estudio de su funcionamiento constituye una tarea a enfrentar con la colaboración de diversas disciplinas.

Este trabajo comprende el estudio del paisaje dentro de una cuenca con el empleo de fotos aéreas y de satélites tomadas en fechas diferentes y mediante el auxilio de las técnicas de teledetección para el análisis multitemporal de las imágenes que permita posteriormente procesar una cartografía digital que conlleva ahorro de tiempo respecto a otras tecnologías, con el objeto de elaborar mapas que reflejen las variaciones ocurridas en los elementos analizados a través de un período de tiempo comprendido de varias décadas, localizaciones de los procesos más activos, así como las modificaciones del paisaje como consecuencia de los cambios.

El estudio de las cuencas permite mejorar la evaluación de los riesgos de inundación y la gestión de los recursos hídricos gracias a que es posible medir la entrada, acumulación y salida de sus aguas, además de planificar y gestionar su aprovechamiento analíticamente. Asimismo, se ha comprobado que las investigaciones no deben realizarse a pequeña escala (muy localizadas) debido a su ineficacia, ya que si resuelven un problema concreto local, suelen generar otros que afectan a un sector diferente del resto del área en el sistema hidrográfico.

Con la utilización de herramientas como la teledetección espacial y los Sistemas de Información Geográfica ( S.I.G.) es posible, hoy en día, controlar, de forma adecuada, la evolución anual de los ciclos en un territorio. Para ello se hace necesario disponer de información interrelacionada en el tiempo y el espacio de las temáticas más variadas y asumir un cambio en los enfoques clásicos con los que venía generándose información sobre el territorio, para permitir, así, un análisis adecuado de esta nueva situación.

La aparición de dichas tecnologías de información relacionadas con el análisis territorial, está facilitando e incluso forzando a que la información estadística convencional sea cada vez más, referida y creada con criterios de espacio y tiempo rigurosos y precisos.

La posibilidad que brindan las fotografías e imágenes satelitarias con el auxilio de las técnicas de Teledetección para el análisis de la variabilidad ocurrida en el entorno geográfico, que permite observar un espacio territorial amplio, con buena precisión de los límites y detalles generales de los objetos.

El análisis del estudio espaciotemporal tiene como objetivo conocer las tendencias de los cambios que se producen en un periodo de tiempo determinado mediante el conocimiento de tres o más imágenes captadas en diferentes fechas y que son representativas del fenómeno que se quiere estudiar.

Con relación a las cuencas hidrográficas se han realizado estudios para el manejo de las mismas, pero la temática específica sobre un estudio espacio temporal de cuencas a partir de imágenes satelitarias no ha sido muy explotada, aún cuando es de conocimiento que existen investigadores que han comenzado a explorar tan importante campo y se han visto necesitados de una búsqueda de información que les permita utilizar la Teledetección y los SIG para la toma de decisiones de forma rápida, flexible y confiable.

Tecnologías Empleadas

Para la ejecución de la investigación se debe contar con una documentación que proceda de fuentes confiables y posea la calidad requerida para alcanzar su óptima utilización

Como información básica primaria se requiere la siguiente:

Fotos aéreas e imágenes satelitarias de la zona de estudio tanto en formato analógico como digital, tomadas en diferentes fechas para un período de tiempo determinado y con una escala y resolución que garantice mediante su observación una mayor precisión en el proceso de georreferenciación, así como posibilitar un adecuado análisis de los elementos a estudiar.
Hojas topográficas impresas a escala 1:100 000, con la mayor actualización posible, para la visualización del esquema general del territorio.
Hojas topográficas impresas a escala 1: 25 000 o 1:50 000 que se utilizarán como apoyo para lograr mayor precisión en la georreferenciación de las imágenes así como detectar detalles no observados claramente en las fotos e imágenes.
Otros mapas generales y temáticos de la región, elaborados en el transcurso de la serie de años del análisis referente a uso de la tierra, recursos hídricos, vegetación, poblaciones, así como estructura económico-administrativa.
Atlas Nacional correspondientes a diferentes años ( 1984,1988).
Registros estadísticos referentes a características naturales y socio-económicas que para el caso de la serie de años preferiblemente hayan seguido un patrón mas o menos similar en cuanto a estructura y método empleado para la elaboración de los datos, por lo que es aconsejable que pertenezcan a una misma institución o en su defecto a centros cuya información pueda correlacionarse.
Informes técnicos, artículos y publicaciones diversas sobre la temática.
Otras herramientas necesarias para el desenvolvimiento del trabajo digital son el equipamiento y los programas, que incluyen :
Computadora Personal con procesador Pentium 3 o 4 y sistema operativo Windows 95 / 98 / 2000 /NT /XT con una capacidad al menos de 100 GB y memoria RAM de 256 MB para poder soportar el trabajo de procesamiento con imágenes .
Software de procesamiento digital de imágenes. Preferiblemente se emplea el ENVI 3.5 o similares. También como apoyo se utiliza el Photoshop 6.0 para mejorar la calidad de la imagen.
Software de hojas de cálculo, estadísticos y de soporte de bases de datos (Excel, Access, etc.)
Software de sistema de información geográfica ( MAPINFO, ArcView )
Planímetro, longímetro.

3. Resumen Teórico de una Cuenca Hidrográfica

¿Qué es una cuenca hidrográfica?

Cuenca Hidrográfica es los mismo que decir Cuenca de Drenaje. Una cuenca hidrográfica es un área de terreno que drena agua en un arroyo, río, lago, pantano, bahía o en un acuífero subterráneo. En el Valle de Santa Clara, toda el agua proveniente de lluvias y riego, que corre por la superficie del suelo (lo que se denomina agua de escurrimiento) desemboca en desagües pluviales, arroyos y ríos que fluyen directamente a la Bahía de San Francisco. Usted vive en una cuenca hidrográfica que desemboca en un arroyo local, y toda el agua de escurrimiento proveniente de su hogar, jardín y vecindario desemboca a dicho arroyo.

Al proteger la cuenca hidrográfica, arroyos y la Bahía, usted está protegiendo al medio ambiente para sus hijos y para las generaciones futuras.

Importancia del bosque en la protección de las cuencas

Las cuencas hidrográficas son algo más que sólo áreas de desagüe en o alrededor de nuestras comunidades. Son necesarias para dar apoyo al hábitat para plantas y animales, y proporcionan agua potable para las personas y la vida silvestre. También nos proporcionan la oportunidad para divertirnos y disfrutar de la naturaleza.

La protección de los recursos naturales en nuestra cuenca hidrográfica es esencial para mantener la salud y el bienestar de todas las cosas vivientes, tanto ahora como en el futuro.

La cuenca de un río necesita un suelo que absorba el agua de lluvia; el agua que penetra en el suelo es guardada en el manto acuífero en forma de agua subterránea. Estas aguas son las que alimentan los ríos, incluso en época seca.

Habíamos hablado sobre la protección que los árboles y otras plantas proporcionan al suelo. Un suelo protegido conserva su buena calidad y hace las veces de una esponja que colecta el agua de lluvia. Por el contrario, si el suelo está desnudo, es decir sin vegetación, se erosiona con la lluvia y el viento.

Un suelo erosionado pierde la capacidad de absorber el agua de lluvia. Al no haber absorción, el agua llovida correrá sobre el suelo, lavándolo y arrastrando lodo hasta los ríos. Este proceso se llama escorrentía.

Cuando las lluvias son muy fuertes, el agua de escorrentía aumenta su caudal. El resultado lo has observado muchas veces: los ríos crecen mucho y hay grandes inundaciones.

En verano, como el suelo no ha guardado agua, ocurre lo contrario: muchos de los ríos se secan durante muchos meses. Los ríos cuya cuenca esta deforestada sufren grandes cambios en su caudal. Durante la estación seca disminuye drásticamente su caudal; mientras que en la estación lluviosa aumenta su caudal llegando incluso a provocar inundaciones.

¿Por qué se deterioran las cuencas hidrográficas?

Las cuencas de los ríos son zonas muy frágiles que deben protegerse; sólo así conservarán sus suelos en buen estado y los ríos con agua limpia y abundante.

En Ecuador las cuencas de muchos ríos han sufrido serios daños. La causa es clara, son el resultado de acciones realizadas por el hombre en forma equivocada.

Probablemente has observado terrenos muy inclinados que están cultivados o dedicados a la ganadería. Algunas de estas laderas forman parte de la cuenca de un río; en ellas el bosque original que protegía el suelo fue cortado completamente. En su lugar se sembró algún cultivo o pasto para criar ganado. Pero, en un terreno inclinado estas acciones tienen poco éxito.

Además causan un grave deterioro de la cuenca. Al llover los efectos negativos de la tala del bosque son severos y no se hacen esperar; la lluvia lava el suelo, lo erosiona y el agua lodosa va a dar a los ríos. En una cuenca deforestada los terrenos se vuelven inestables; con frecuencia ocurren grandes lavados de suelo y derrumbes. Estos derrumbes han sepultado viviendas, han taponeado los ríos desviándolos de su cauce y han rellenado embalses.

Las cuencas también han sido gravemente afectadas por algunos proyectos de desarrollo mal planificados. La construcción de grandes carreteras en terrenos montañosos muy quebrados, ha resultado en grandes deslizamientos de tierra. Un ejemplo común es lo que ocurre en la carretera Guayaquil-Bucay.

Maneras sencillas de evitar la contaminación de las cuencas hidrográficas

Busque formas alternativas de controlar las plagas dentro y fuera de su hogar, y fertilice el suelo sin usar pesticidas químicos tóxicos. Si usa pesticidas, úselos en poca cantidad y de acuerdo con las instrucciones especificadas en el envase. No los use si se ha pronosticado lluvia dentro de un período de 24 horas.
Limpie la basura en el exterior de su casa. Levante las hojas y los recortes del jardín, y recíclelos como desperdicios de jardín. Si ve basura, recójala y póngala en un bote de basura.
Si cambia su propio aceite del auto, recicle el aceite de desecho dejándolo en la banqueta para su recolección en días especiales, o llévelo a un Evento de recolección de desperdicios domésticos peligrosos. Déle mantenimiento periódico a su automóvil para evitar fugas de los líquidos. Nunca vierta aceite u otros líquidos automotrices en un desagüe pluvial o en el suelo.
Al proteger la cuenca hidrográfica, arroyos y la Bahía, usted está protegiendo al medio ambiente para sus hijos y para las generaciones futuras.
Lave su automóvil en un área no pavimentada o mejor aún, llévelo a un auto lavado comercial.
Recoja los desechos de su mascota, ya sea los que están en su jardín o en la calle, y tírelos en la basura o en su excusado.
Use arena para gatos u otro material absorbente (no su manguera) para limpiar cualquier derrame sobre las superficies pavimentadas. Recuerde limpiar y tirar adecuadamente el absorbente usado.

Enjuague las brochas de pintura de látex, las charolas y los rodillos en el fregadero. Filtre y vuelva a usar el adelgazador de pintura o los limpiadores de brochas a base de aceite. Lleve los restos de pintura de látex o de aceite y solventes a un evento de recolección de desperdicios peligrosos. Nunca vierta pintura o solventes en un desagüe pluvial, fregadero, o en el suelo.
Controle la erosión alrededor de su propiedad para evitar que la suciedad y los desperdicios sean transportados al desagüe pluvial.
Desvíe las canaletas para lluvia y las mangueras de jardín de las superficies pavimentadas para evitar que el agua transporte contaminantes directamente a los desagües pluviales. Plante áreas verdes y jardines junto a las banquetas y entradas de vehículos para recoger el agua de escurrimiento de las superficies pavimentadas.

4. Análisis Topológico de una Cuenca Hidrográfica

Recordemos que una cuenca hidrográfica es el área total que vierte sus aguas de escorrentía a un único río; que una cuenca de drenaje es la parte de la superficie terrestre que es drenada por un sistema fluvial unitario; y que su perímetro queda delimitado por la divisoria o interfluvio. Es posible identificar la línea divisoria sobre un mapa topográfico; en regiones montañosas suele coincidir con la línea de cumbres. La cuenca de drenaje es la unidad básica de investigación de la capacidad de escorrentía, demudación y densidad de drenaje.

El orden de las corrientes fluviales: hidromorfometría

En toda red fluvial hay una jerarquía de los cauces. Se consideran cauces de primer orden los más extremos de la red, que recogen la escorrentía difusa o laminar pero no concentrada. Los cauces de segundo orden son los resultantes de la unión de dos o más segmentos de primer orden, los de tercer orden resultan de la unión de dos o más cauces de segundo orden y así sucesivamente. El río colector principal es el que tiene el orden mayor.

Si conocemos el orden de un cauce, y el número de segmentos que hay, podemos determinar la relación de bifurcación o proporción que hay entre el número de segmentos de un orden y el número de segmentos de orden inmediatamente superior.

Rb = No/(Nos)

Rb = Relación de bifurcación No = Número de segmentos de un determinado orden Nos = Número de segmentos de orden superior

Si conocemos la relación de bifurcación de todos los órdenes de los ríos podemos hallar la media, sumando todas las relaciones de bifurcación y dividiendo entre el número de relaciones consideradas.

Longitud de los cauces

Normalmente la longitud de los cauces es similar para cada segmento de un mismo orden, y por regla general los cauces de orden inferior son más cortos que los de orden mayor.

La relación de longitud es igual a la longitud media de los segmentos de un orden dividido entre la longitud media de los segmentos de orden inferior.

Rl = Lo/(Loi)

Rl = Relación de longitud Lo = Longitud media de los segmentos de un orden Loi = Longitud media de los segmentos orden inferior

Para obtener la longitud media de los segmentos de un orden debemos medir sobre un mapa todos los segmentos de un orden y hallar la media.

Densidad de drenaje

Llamamos densidad de drenaje a la relación entre la longitud total de todos los cauces de agua y la superficie total de la cuenca.

D = L/S

D = Densidad de drenaje L = Longitud total de todos los cauces de agua en km S = Superfice total de la cuenca en km2

Radio hidráulico

Llamamos sección mojada a la superficie, en metros cuadrados, que cubre el lecho del río, el fondo, los márgenes y la línea externa de estos.

Llamamos perímetro mojado a la línea de contacto entre el agua y el lecho, en metros lineales. Indica la anchura y la rugosidad del canal. Se extiende hasta los puntos donde llega la corriente en sendas orillas.

Llamamos radio hidráulico al resultante de dividir la superficie de la sección mojada entre la longitud del perímetro mojado.

Rh = Sm/Pm

Rh = Radio hidráulico Sm = Sección mojada Pm = Perímetro mojado

El radio hidráulico será mayor cuanto mayor sea la profundidad, o cuando la anchura y la rugosidad sean grandes, y menor cuando la anchura y la rugosidad sean reducidas o cuando la profundidad sea escasa.

Las crecidas aumentan los valores de la sección mojada y el perímetro mojado, y por consiguiente del radio hidráulico

5. Resultados del Estudio de la Cuenca del Rió Peitingo

La cuenca está situada en el término municipal de La Estacada, y pertenece a una de las cauces de agua que desemboca en el Río Pedro Carbo a la altura de la Ciudad de Pedro Carbo, en la merindad de la provincia del Guayas.

Pendiente

*Cota superior :*	400m
*Cota inferior :*	192m
*ΔL :*	10400m

Relación de Bifurcación

Área de la cuenca hidrográfica : 75 km2

Longitud de cauce: 102.5km

Densidad de drenaje: =1.36 Km-1

6. Conclusiones " Por la importancia del recurso agua ,así como el papel de la cuenca hidrológica superficial como una unidad de planificación y desarrollo es que surge la necesidad de su estudio. " La aplicación de las técnicas de Teledetección en las investigaciones sobre cuencas hidrográficas. Permite observar un espacio territorial amplio, con buena precisión de los límites y detalles generales de los objetos. " El análisis del estudio espaciotemporal mediante el conocimiento de tres o más imágenes captadas en diferentes fechas, permitió conocer los cambios y sus tendencias en un periodo de tiempo determinado. Mediante el procesamiento digital de las fotos e imágenes satelitarias se pudo obtener una serie de imágenes georreferenciadas correspondientes a 3 momentos o épocas diferentes, las cuales fueron comparadas y mediante la fusión o sobreposición se realizó el mapa de la dinámica de las transformaciones paisajísticas en lo fundamental correspondiente a la cobertura vegetal. Mediante esto, cada uno de nosotros pudo ver que las cuencas de los ríos varían de acorde con el tiempo, esto se observo cuando comparamos la imagen del año 1984 con la del año 1988.

7. Análisis Crítico Está claro que el combate a las inundaciones exige una atención mucho mayor y de firme voluntad a las partes altas y media de las cuencas hidrográficas. Las reparaciones realizadas en las partes bajas no garantizan seguridad para el futuro. Lo emergente tiene su limitación y hay que atenderlo. Pero lo fundamental obliga a mirar más lejos. Nuestras cuencas hidrográficas están deterioradas. Se ha llegado al límite de resistencia por abusos que las han debilitado, como la deforestación. Necesitamos un manejo sustentable, con buen respaldo gubernamental, de las partes que originan la riqueza fluvial propia del país. Si no se realiza ese manejo en las partes altas, serán mayores las complicaciones perjudiciales por desbordamientos, de aquí a cinco años. La calidad del agua se degradará y ocasionará un costo mayor para convertirla en potable. Las advertencias están dadas. Las observaciones son razonables. Tienen la ventaja de señalar lo que a todos interesa: solución integral, manejo de las causas primarias de los trastorno. Hay que ir al cuidado de páramos y sectores húmedos y boscosos, organizar riegos, acueductos, pequeñas represas, reservorios y el buen trato a la capa vegetal. En ese fin tienen que comprometerse entidades municipales, provinciales y centrales.

8. Anexos Se encuentra como anexo a este trabajo, el mapa de la cuenca del Rió Peitingo, ahí se podrá observar los diferentes órdenes de los ríos secundarios.

9. Bibliografía

Paginas de Internet: http://sitna.cfnavarra.es https://www.edu.red http://www.elrincondelvago.com

http://www.ilustrados.com http://hispaagua.cedex.es J. Ferrer. Recomendaciones para el cálculo hidrometereológico de avenidas

Publicaciones en el Internet: Jiren Li y Musuf Yan ( 2001): "Aplication of Remote Sensing to water Resources Management in Arid Regions of China". Remote Sensing Technology Application Center Ministry of Water Resources, China. Martínez Casasnovas y Porta (1998) : "Tecnologías de la información espacial en el análisis de los procesos de erosión por cárcavas y barrancos en el Alt Penedes – Anoia, Cataluña, España". Universidad de Lleida, España. Morad Munir y Trivino Alejandro: "Sistemas de Información Geográfica y modelizaciones hidrológicas. Una aproximación a las ventajas y dificultades de su aplicación". Boletín de la AGE No 31,España ( internet ). OMM, UNESCO ( 1998 ): "Evaluación de los Recursos Hídricos "Manual para la estimación de las capacidades nacionales". ( internet ). Libros: V.T. Chow. Hidrología aplicada ( Mc Graw Hill).

Paco Junior Alcoser

Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Ingeniería Civil Mecánica de Fluidos Julio – 2005 Guayaquil – Ecuador