I.
Introducción
Las cuencas hidrográficas siguen siendo consideradas como la unidad del territorio fundamental para la planeación, aprovechamiento ap rovechamiento y el manejo de d e recursos naturales. Sin Si n embargo, uno de los principales problemas para los científicos y los encargados de tomar decisiones en las instituciones públicas y privadas es la falta de información que muestre la descripción detallada de la cuenca en base a sus diferentes características y dimensiones. En este estudio se utilizaron criterios de la hidrología superficial y características topográficas para la delimitación de las cuencas y el análisis morfométrico. El análisis morfométrico de una cuenca, es de gran importancia para comprender e interpretar su comportamiento hidrológico, pues permite analizar y comprender los elementos geométricos básicos del sistema ante la presencia de sucesos (precipitaciones extremas por ejemplo), es considerada una de las herramientas más importantes en el análisis, ya que se establecen parámetros de evaluación del funcionamiento del sistema s istema hidrológico de una región. Dicha herramienta puede servir también como análisis espacial ayudando en el manejo y planeación de los recursos recurs os naturales al permitirnos, en el marco de una unidad bien definida del paisaje, conocer diversos componentes como el tamaño de la cuenca, la red de drenaje, la pendiente media, el escurrimiento, etc. Aquellos componentes pueden ser obtenidos y modelados mediante el uso de sistemas de información geográfica. Y, convenientemente combinados con la geomorfología, puede obtenerse un diagnóstico hidrológico útil para la planeación ambiental. En el presente estudio se analiza a la cuenca del rio Cañete (Lima), caracterizándola a través de sus parámetros geomorfológicos. El análisis llevado a cabo es de suma importancia porque hace posible la optimización de los procesos de planificación y gestión integrada de los recursos hídricos, atendiendo las necesidades de acceso al agua de la población y del sector agrícola
II.
Objetivos
1.
Determinar los parámetros geomorfológicos de la Cuenca del Río Cañete.
2.
Analizar la geomorfometría de la Cuenca del Río Cañete.
3.
Caracterizar la Cuenca del Río Cañete a través de sus parámetros geomorfológicos.
III.
Marco Teórico
1. Cuenca hidrográfica: línea divisoria de aguas. Se define a una cuenca hidrográfica como la región geográfica que comprende el área de drenaje de un sistema de escorrentía (superficial y sub superficial), que llega finalmente a un mismo punto o cauce principal y es descargado por una única salida. Una cuenca hidrográfica se encuentra delimitada por la línea divisoria de aguas, la cual es una línea imaginaria que pasa por los puntos más altos de la topografía del lugar. 2. Parámetros geomorfológicos Una cuenca hidrográfica puede caracterizarse por su morfología, naturaleza del suelo y vegetación, estos factores influyen en la transformación de la precipitación en escorrentía. Las características geomorfológicas de una cuenca tienen una gran influencia en el comportamiento hidrológico de una cuenca, además de describirla y caracterizarla. 2.1 Área (A) Se define como la proyección horizontal del área de drenaje de un sistema de escorrentía que va a parar finalmente a un mismo cauce principal y se encuentra delimitada por el perímetro de una cuenca, se simboliza con la letra A. El área es considerada uno de los parámetros más importantes para caracterizar una cuenca hidrográfica debido a que es utilizada en modelos hidrológicos, en el cálculo de la mayoría de parámetros geomorfológicos, es usada para establecer comparaciones entre diferentes cuencas que presentan las mismas condiciones hidrológicas, es determinante en las relaciones entre
escorrentía y características de una cuenca (además de vegetación predominante, pendiente y densidad de drenaje). El cálculo del área puede realizarse manualmente a través del uso del planímetro y mediante la utilización de programas especiales. Las cuencas pueden considerarse por su tamaño en: -
Pequeñas: Se consideran cuencas pequeñas a aquellas que tienen un área menor de 250 km2 y responden a las lluvias de fuerte intensidad y pequeña duración, donde las características físicas (tipo de suelo, vegetación) son más importantes que las del cauce (Villón Béjar, 2002).
-
Grandes: Cuando el área de la cuenca es mayor a 250 km2 se considera como grande, en la cual predominan las características fisiográficas de la misma (pendiente, área, elevación, cauce) (Villón Béjar, 2002).
En general, las cuencas hidrográficas que presenten mayor área, poseerán mayor caudal medio (considerando las mismas condiciones hidrológicas); y será más común detectar crecientes instantáneas y de respuesta inmediata en cuencas pequeñas que en las grandes cuencas. 2.2 Perímetro, longitud y ancho La longitud de una cuenca (L) es la distancia entre el punto de desagüe aguas abajo y el punto de mayor altura situado aguas arriba del cauce principal. El perímetro (P) es la longitud del límite exterior de la cuenca que rodea el área de esta, es importante porque nos da una idea general de la forma de la cuenca, aquellas con mayores perímetros son más alargadas que las cuencas redondeadas que poseen un menor perímetro. Por último el ancho (W) es el cociente entre el área y la longitud: W=A/L
Donde: A: Área de la cuenca L: longitud.
2.3 Parámetros de forma Describen de manera general las características morfológicas de una cuenca hidrográfica, son en gran parte responsables del comportamiento de las crecientes que se presentan en la cuenca, y determinan la distribución a lo largo del curso de agua principal. 2.3.1 Coeficiente de compacidad o Gravelius (Kc) Se define como la relación existente entre el perímetro de una cuenca con el perímetro de una circunferencia que posee la misma área, el coeficiente de compacidad trata de expresar la influencia del perímetro y el área de una cuenca en la escorrentía. Se utiliza como referencia el área de una circunferencia pues estas poseen mayor tendencia a aumentos significativos del nivel del curso de agua por encima del flujo medio habitual, sin embargo esta forma es completamente teórica y en la realidad se encuentran cuencas en forma de “pera”.
Donde: P: Perímetro de la cuenca A: Área de la cuenca En la siguiente tabla (1) se muestras diferentes valores para el coeficiente de compacidad o Gravelius. Tabla 1 Kc
1-1.25
1.25-1.5
Forma de la Cuenca
Tendencia a crecidas
De casi redonda a oval redonda
Alta
De oval redonda a oval oblonga
Media
De oval oblonga a
1.5-1.75 Mayor a 1.75
rectangular Forma rectangular oblonga
Baja Muy Baja
(FAO ,1985) 2.3.2 Factor de forma (Ff) Relaciona el ancho promedio de la cuenca con su longitud en dirección del cauce principal de la cuenca hidrográfica.
Dónde: A: Ancho promedio de la cuenca. L: Longitud del cauce principal de la cuenca. -
F>1: Cuenca achatada, tendencia a ocurrencia de avenidas.
-
F<1: Cuenca alargada, baja susceptibilidad a las avenidas.
2.3.3 Rectángulo equivalente Es una transformación geométrica que convierte la superficie original de la cuenca en un rectángulo con lados mayor (L) y lado menor (l) de la misma área y perímetro, en el cual las curvas de nivel son rectas paralelas al lado menor (l). Se utiliza para comparar el comportamiento hidrológico de dos cuencas hidrográficas.
Donde: Kc: coeficiente de compacidad L: Lado mayor del rectángulo l: Lado menor del rectángulo 2.4 Parámetros relativos a la elevación del terreno La elevación del terreno influye en el sistema de escurrimiento de la red de drenaje de una cuenca hidrográfica, para el presente informe se consideran los siguientes: 2.4.1 Curva hipsométrica Representa gráficamente el relieve medio de la cuenca hidrográfica o el área drenada variando con la altura de la superficie. Se obtiene al reemplazar el eje de las abscisas por valores de la superficie drenada proyectada (en Km2 o porcentaje) que se encuentran comprendidas entre curvas de nivel consecutivas hasta alcanzar la totalidad de la superficie, y llevando al eje de las ordenadas los valores de las curvas de nivel consideradas. Las curvas hipsométricas nos dan una idea general de la edad de los ríos, como se observa en la siguiente gráfica: Gráfica 1
La curva hipsométrica A refleja una cuenca con un gran potencial erosivo (fase de juventud), la curva B es característica de una cuenca en equilibrio (fase de madurez), y la curva inferior C es típica de una cuenca sedimentaria (fase de vejez). 2.4.2 Polígono de Frecuencias Es la representación de la superficie (en km2 o en porcentaje) comprendida entre dos niveles, siendo la marca de clase el promedio de las alturas. El polígono de frecuencias posee la misma información de la curva hipsométrica solo que está representada de otra forma. Gráfica 2
2.4.3 Altitud media de la cuenca (H) Influye en el escurrimiento, temperatura y precipitación del lugar y en otros elementos que también afectan el régimen hidrológico, especialmente en zonas montañosas y nos puede dar una idea de la climatología de la región. La elevación media se obtiene mediante la siguiente fórmula:
Dónde: Hi: Altitud promedio del área parcial i Si: Área parcial i (km2)
2.4.4 Pendiente media de la cuenca (S) La pendiente media está relacionada con el escurrimiento superficial, la infiltración, la humedad del suelo y la contribución del agua subterránea al caudal de la corriente, influye en gran medida en la magnitud de las crecidas, y afecta el tiempo de escurrimiento. Se calcula de la siguiente manera:
Dónde: D: Desnivel constante entre curvas de nivel (m). L: Longitud total de curvas de nivel dentro de la cuenca (km). A: Área total A continuación se presentan los valores correspondientes de pendiente media con relación al tipo de relieve: Tabla 2 Pendiente media (%)
Tipo de relieve
0a3
Plano
3a7
Suave
7 a 12
Medianamente accidentado
12 a 20
Accidentado
20 a 35
fuertemente accidentado
35 a 50
Muy fuertemente accidentado
50 a 75
Escarpado
mayor a 75
Muy escarpado Fuente: Ortiz 2004
2.4.5 Pendiente uniforme del cauce principal (Ie) Este parámetro nos da a conocer la pendiente del cauce principal de una cuenca hidrográfica, y es importante en el estudio del aprovechamiento de los recursos hídricos (Villón Béjar, 2002). Se calcula mediante el cociente de los valores extremos de las altitudes de las cuencas y la longitud del río o cauce principal.
Dónde: H máx: Elevación correspondiente al extremo superior del cauce principal (m) H mín: Elevación correspondiente al extremo inferior del cauce principal (m) L: Longitud del curso de agua más largo (m). Tabla 3
(Instituto Nacional de Ecología, 2004) 2.5 Parámetros relativos a la red de drenaje La red de drenaje de una cuenca se refiere al sistema de cauces que escurren el agua de toda la cuenca hidrográfica a una misma y única salida. La forma en la que estén conectados los canales de una cuenca de influye en la respuesta de ésta a un evento de precipitación, así los parámetros relativos a la red de drenaje manifiestan la eficiencia del sistema de drenaje en el escurrimiento, es decir, la rapidez con que desaloja la cantidad de agua que recibe. La forma de drenaje
proporciona también indicios de las condiciones del suelo y la superficie de la cuenca (Villón Béjar, 2002). Para tratar de cuantificar la influencia de la forma del drenaje en la escorrentía superficial de una cuenca, se han desarrollado una serie de parámetros como: 2.5.1 Tipo de corriente Los tipos de corrientes se clasifican en tres (Monsalve ,1995): -Perennes: Son aquellas por las cuales circula agua todo el tiempo, excepto en eventos climáticos extremos como sequías. -Intermitentes: Llevan agua la mayor parte del tiempo, en especial en épocas de lluvia. -Efímeras: Son aquellas que sólo conducen agua cuando se dan eventos de precipitación. 2.5.2 Orden de las corrientes El orden de las corrientes nos da una idea del grado de bifurcación de una cuenca, para este informe la cuantificación del orden de los canales se realizará mediante la metodología establecida por el modelo de STRAHLER. Según este modelo se toman como canales de primer orden todos aquellos que no tengan afluentes. Cuando se unen dos canales de primer orden se forma un canal de segundo orden y así sucesivamente como lo muestra la siguiente figura: Figura 1
2.5.3 Densidad de drenaje (Dd) Nos expresa la relación de la longitud total a lo largo de todos los canales de la cuenca y el área total de esta, o la longitud media de curso por unidad de superficie. Su cálculo está dado por:
Donde: Li: Longitud de los cursos que se integran a la cuenca (km) A: Área total Tabla 4 Drenaje
Dd
Regular
0a1
Normal
1 a 1.5
Bueno
mayor a 1.5
Se han encontrado valores mínimos de Dd del orden de 7, valores promedios en el rango de 20 a 40 y valores máximos del orden de 400. La densidad de drenaje es un indicador de la respuesta de la cuenca ante un aguacero, a mayor densidad de drenaje, hay un menor tiempo de respuesta de la cuenca. Asimismo la densidad de drenaje depende de las condiciones climáticas como la precipitación anual o la intensidad de lluvia. Carlston (1963) determinó que el drenaje está relacionado con los aspectos hidrológicos del sistema de canales de la cuenca, de esta manera asocio la densidad de drenaje con la transmisividad del suelo, el caudal o flujo base, el caudal medio anual por unidad de área y la recarga.
IV.
Descripción de la zona de estudio
1.
Datos generales de la zona
2.
Ubicación
La Cuenca Hidrográfica del Río Cañete, orientada de Nor-Este a Sur - Oeste, tiene la siguiente ubicación geográfica, política y administrativa. 2.1. Geográfica -
Latitud Sur
: 11°58’19´´ - 13°18´55´´
-
Longitud Oeste
: 75°30´26´´ - 76°30´46´´
-
Coord. UTM Norte : 8543,750 - 8676 000 m.
-
Coord. UTM Este
-
Variación altitudinal : 0.0 – 5820 msnm.
: 345 250 - 444 750 m.
2.2. Política La Cuenca Hidrográfica del Río Cañete está circunscrita políticamente al departamento de Lima, comprende en la provincia de Yauyos los distritos de Tanta, Huancaya, Vitis, Miraflores, Tomas, Alis, Laraos, Carania, Yauyos, Huantan, Colonia, Putinza, Ayauca, Provincia de Cañete, los distritos de Zuñiga, Pacaran, Lunahuaná, Nuevo imperial y San Vicente de Cañete. 2.3. Administrativa La gestión en el uso de recursos hídricos en la Cuenca Hidrográfica del Río Cañete tiene la siguiente dependencia administrativa: -
Ministerio de Agricultura.
-
Instituto Nacional del Recursos Naturales.
Dirección General de Aguas y Suelos.
-
3.
Límites
Con otras cuencas: -
Norte
: Cuenca del Río Mantaro.
-
Sur
: Intercuenca Q° Topara – océano pacifico.
-
Este
: Cuenca del Río Mantaro – Cuenca del rio san Juan.
-
Oeste
: Cuencas Omas y Mala – Océano Pacifico.
4.
Población
5.
Características generales de la zona
V.
Materiales y Métodos
VI.
Resultados
Tabla 5 Parámetros Geomorfológicos Área (Km2)
6017.3432
Perímetro (Km)
524.881935
Longitud (Km) 17.24 Ancho (Km) 25.38347 Longitud del cauce principal (Km) 227.62 Parámetros de Forma Coeficiente de forma (Kf) 0.116 Coeficiente de compacidad (Kc) 1.90813168 Rectangulo equivalente 133.027042 Parámetros relativos a la elevación del terreno Altitud media (m)
2407.72124
Altitud mínima del rio principal
0
Altitud máxima del río principal
4783
Desnivel (m)
300
Longitud total de las curvas de nivel
67192.5488
Pendiente media de la cuenca (S) 0.27 Pendiente uniformes del cauce principal 0.02101309 Parámetros relativos a la red de drenaje
VII.
-
Suma de longitudes de los cursos (∑ L i )
4043.85
Densidad de drenaje (km/km2)
0.67203247
Discusiones
Los resultados nos muestran que la Cuenca Hidrográfica del Río Cañete presenta un área de 6017.34 Km2, por lo cual se considera grande y además presenta forma alargada (Ff=0.116), esto significa que existe una mayor posibilidad de tener una tormenta intensa simultánea sobre toda el área de la cuenca y una mayor captación de agua por la cuenca hidrográfica. Dado que la cuenca tiene forma alargada posee un menor tiempo de recorrido de las aguas y un tiempo de viaje del agua mucho más largo contribuyendo a que los picos de crecida sean menos súbitos en caso de lluvias concentradas o tormentas.
-
Y una cuenca que posea menor factor de forma que otra, tiene menos tendencia a concentrar las intensidades de lluvias, que una cuenca de igual área pero con un Ff mayor.
-
El coeficiente de compacidad resultó ser 1.9 y según la tabla 1 la cuenca es de forma rectangular oblonga e indica que su tendencia a las crecidas es baja, lo cual concuerda con el valor del factor de forma discutido anteriormente. Si observamos la forma real de la cuenca nos damos cuenta que es lo suficientemente extensa para captar agua durante un evento de precipitación, pero al mismo tiempo es alargada como para poder evitar la ocurrencia de crecidas, mejorando su capacidad de respuesta ante lluvias de gran intensidad y poca duración.
-
No necesariamente se analiza con el mismo criterio una cuenca pequeña que una grande. Para una cuenca pequeña, la forma y la cantidad de escurrimiento están influenciadas principalmente por las condiciones físicas del suelo (Villón Béjar, 2002).
-
La altitud media de la cuenca es 2407.72 m, y nos da una idea general del clima de la zona donde se encuentra ubicada la cuenca hidrográfica, y es muy importante conocerlo pues determina el régimen hidrológico de esta. Dicha altitud pertenece a la región Quechua o también conocida como “tierra de climas templados”, pero en sí presenta un
clima muy variado, pero en el Sur se tiene la presencia de un clima más seco y un menor número de precipitaciones, es decir por más que la forma de la cuenca sea idónea por su gran área para concentrar intensidades de lluvia, en general no se va a aprovechar esta capacidad por la baja ocurrencia de precipitaciones en esta zona. Es importante
considerar que esta apreciación está dada en términos generales pues las zonas más altas de esta cuenca no pertenecen a esta región natural y presentan otros patrones climáticos. -
Según la tabla 2 la pendiente media de la cuenca es fuertemente accidentada (S=27.5 %) lo cual significa que la velocidad de escurrimiento del agua va a ser mayor que una pendiente menos pronunciada pues reduce el tiempo de concentración y acorta el periodo de infiltración (Oñate).
-
En regiones planas o de pendientes suaves, como es el caso de la pendiente uniforme del cauce principal (0.021) aparecen principalmente problemas de drenaje y sedimentación, mientras que en las zonas de altas pendientes se presentan con mayor frecuencia problemas de erosión (Aldemar et al, 2010).
-
La densidad de drenaje, es un parámetro que indica la posible naturaleza de los suelos y nos da una idea del grado de cobertura que existe en la cuenca (Villón Béjar, 2002). Los resultados indican que la Cuenca Hidrográfica de Cañete posee una densidad de drenaje de 0.67 Km/Km2, según la tabla 4, dicho valor corresponde a un drenaje regular, ni bajo, ni alto. Aun así es importante considerar que los valores bajos están generalmente asociados a regiones de alta resistencia a la erosión, muy permeables y de bajo relieve; y se encuentran valores altos en regiones de suelos impermeables, con poca vegetación y de relieve montañoso (Monsalve, 1995).
-
La densidad de drenaje es un indicador de la respuesta de la cuenca ante un evento de precipitación, a mayor densidad de drenaje, mayor será la rapidez con la cual el sistema de escurrimiento drenará el agua hacia la salida de la cuenca.
-
La Cuenca Hidrográfica del Río Cañete resultó ser 6, lo cual nos indica el grado de bifurcación de la cuenca y como está distribuida en el espacio a través de la red de drenaje. Que tenga orden 6 significa que posee canales ramificaciones de menor orden y es importante considerar que cuanto más grande sea el orden, existirá un mayor proceso erosivo (Ortiz, 2004).
Curva Hipsometrica de la Cuenca Hidrográfica del Río Cañete 6000 5000 4000 Area Acumulada % (+)
3000
Area Acumulada % (-) 2000 1000 0 0
20
40
60
80
100
VIII. Conclusiones
El área de una cuenca determina la capacidad de captación de precipitación y la tendencia de esta a las crecidas. El área de la Cuenca Hidrográfica del Río Cañete se caracteriza como grande, con una extensión de 6017.34 Km2. La altitud media de la cuenca nos da una idea general del clima del lugar, pues determina el régimen hidrológico. El valor de coeficiente de compacidad hallado fue 1.9, lo que nos indica que la Cuenca Hidrográfica del Río Cañete tiene forma rectangular oblonga y su tendencia a las crecidas es baja La Cuenca hidrográfica del río Cañete es poco vulnerable a las inundaciones
La forma de la cuenca fue determinada a partir del Factor de forma, cuyo valor fue 0.116, y está referido a una cuenca alargada. Las cuencas que presentan formas alargadas tienden a presentar un flujo de agua más veloz, en comparación con cuencas más redondeadas. La curva hipsométrica nos muestra la Cuenca Hidrográfica del Río Cañete se encuentra en su fase de juventud. La pendiente media de la cuenca es accidentada con un valor de 27.5 % La pendiente uniforme del cauce principal es suave con un valor de 0.021 La densidad de drenaje de la cuenca es regular con un valor de 0.67 Km/Km2 IX.
Recomendaciones
Para evitar errores de cálculo, se deben verificar las unidades de las variables que intervienen en los parámetros con anterioridad
X.
Referencias Bibliográficas
VILLÓN, MÁXIMO (2002). Hidrología. Lima: Editorial Villón. 429 p. ALDEMAR, ET AL (2010). Guía Básica para la caracterización morfométrica de cuencas hidrográficas. Cali: Universidad del Valle. 88 p. MONSALVE, SG (1995). Hidrología en la ingeniería. Bogotá: Escuela Colombiana de Ingeniería. 359 p. ORTIZ, OV (2004). Evaluación hidrológica. En: Hidrored [en línea]. Vol. 1, (2004). [Consultado 10 de Sept, 2013]. Disponible en: FAO (1985). Manual de Ordenación de Cuencas. Serie Montes No35 FAO. Roma, Italia. 134 p.
INSTITUTO NACIONAL DE ECOLOGÍA (2004). Análisis morfométrico de cuencas: Caso de estudio del parque nacional Pico Tancítaro. En: Inecc [en línea]. [Consultado 10 de Sept, 2013]. Disponible en: http://www.inecc.gob.mx/descargas/cuencas/morfometria_pico_tancitaro.pdf OÑATE, FERNANDO. Hidrología. En: Fronate [en línea]. [Consultado 10 de Sept, 2013]. Disponible en: http://www.fronate.pro.ec/fronate/wp-content/media/hidrologia.pdf
XI.
Anexos
