Análisis Geoespacial de la Subcuenca del Alto Huallaga

Introducción:

En la creciente complejidad actual, con una tendencia tecnológica mas arraigada, se ve en la necesidad de entender de mejor manera la geodinámica tanto interna como externa de nuestro planeta, como también comprender la importancia de aprovechar de manera responsable y sostenible los diversos recursos metálicos, no metálicos e hídricos, evitando fuertes impactos ambientales como el caso del mar Aral en la región asiática central de la ex Unión Soviética (Wicander & Monroe, 2000).

Por ello, uno de los grandes tópicos geológicos y ambientales, la hidrología llega a ser una herramienta fundamental para determinar y comprender tanto: El abastecimiento de agua potable a una población, Abastecimientos de agua potable a una industria, Satisfacer la demanda de un proyecto de riego, etc. (Villón Béjar, 2004).

Según (Harbaugh, 1972) una cuenca hidrográfica es un área definida topográficamente, drenada por un curso de agua o un sistema conectado de cursos de agua, que dispone de una salida simple para que todo el caudal efluente sea descargado. Por ello, una cuenca hidrográfica suele ser utilizada como unidad de planificación para los recursos hídricos, ya que dentro de desempeña un papel importante como una función ambiental, ecológica, hidrológica y socioeconómica. (Araque Arellano, y otros, 2019).

Dentro del grupo de cuencas que se presentan en el basto territorio peruano, contamos con la Intercuenca del Alto Huallaga, con un área de 12309.14 km2 y un perímetro de 868.23 km que se encuentran delimitados por el paso del Río Huallaga de Sur a Norte, se caracteriza por poseer variables ecosistemas que pertenecen a la región Sierra altoandina y a la Selva, especialmente el departamento de Huánuco en donde se encuentra la mayor variabilidad de cobertura vegetal. (Gobierno Regional de Huánuco , 2016).

Actualmente, el estudio de cuencas hidrográficas y la evaluación de su productividad hídrica, así como el correcto manejo de territorios que poseen gran biodiversidad, como los bosques peruanos, se realiza a partir de sistemas de información geográfica (SIG), la cual su importancia radica en el estudio de cuencas y los elementos que la integran radica en su capacidad de analizar grandes cantidades de información espacial y temporal que estén geográficamente referenciados. (Carrión Mogollón , 2018).

En este proyecto, se ha logrado identificar una Subcuenca del Alto Huallaga, a la cual un análisis geoespacial del mismo llega a ser relevante para la misma comprensión en la circulación y dinámica de las aguas superficiales, como también nos da la facilidad de poder gestionar y planificar las diversas series del mismo aprovechamiento hídrico en este sector que se puedan dar a futuro. 

Ubicación:

La Intercuenca Alto Huallaga tiene una superficie de 30,276 km2 y una longitud de 770.85 Km (Autoridad Nacional del Agua, 2013). Su ubicación está comprendida en trece provincias de las regiones de San Martín, Pasco, La Libertad y Huánuco (Figura 1).

Para este proyecto, el área de estudio delimitado de la subcuenca del mismo se ubica en la zona sur, comprendiendo las provincias de Daniel Alcides Carrión y Pasco pertenecientes a la Región de Pasco, como también a la provincia de Ambo perteneciente a la Región de Huánuco (Figura 2).

Antecedentes:

Desde el punto de vista tecnológico, gracias al amplio uso de los conceptos de los sistemas de información geográfica (SIG), la planificación y el diseño de los recursos hídricos están evolucionando. Los efectos de la actividad humana nos rodean en algunos lugares, y los recursos hídricos son cada vez más difíciles de encontrar. En esta situación, es importante evaluar estos recursos, estimar las consecuencias y desarrollar planes para disminuir los impactos y mejorar la sostenibilidad utilizando la mejor tecnología disponible. (Yahya Bashar, y otros, 2023).

Además, desde el punto de vista de utilización de recursos hídricos, se realizó la medición de los diversos parámetros fisicoquímicos y microbiológicos para conocer la calidad de agua de la Intercuenca Alto Huallaga en la región Pasco durante los años 2020 al 2022, a la cual, sobrepasan los niveles aceptables de acuerdo a la normativa vigente sobre todo en el Río Tingo. Sin embargo, en lo que respecta a las mediciones a los parámetros inorgánicos, estas no sobrepasan lo estipulado en la normativa mencionada demostrándose una mejora a comparación de los resultados del monitoreo participativo practicado en el 2019. (Rivera García, 2023).

Objetivos del Proyecto:

• Elaborar un Mapa Hídrico de cobertura Sana de la Subcuenca del Alto Huallaga.
• Determinar el área y perímetro total de la Subcuenca del Alto Huallaga.
• Determinar el área total de la cobertura sana de la Subcuenca del Alto Huallaga.
• Elaborar los Modelos Derivados de la Subcuenca del Alto Huallaga.
• Elaborar un Mapa de Pendientes de Cobertura Sana de la Subcuenca del Alto Huallaga.
• Determinar los factores que influyen en la pérdida de la vegetación y el cambio de la cobertura.

Metodología:

Para la elaboración de las redes hídricas y delimitación de cuenca, se realizaron a partir de un DEM principal descargado de la plataforma eorc.jaxa a la cual se extrajo usando un shp. de una mascara, a la cual se realizaron su respectiva automatización expuesto en la Figura 3:

El proceso consiste primeramente de una corrección de pixeles vacíos del DEM con la opción “Fill”, y posteriormente se aplicó la función “Flow Direction”, a la cual nos da un resultado de salida de una serie de códigos de colores que nos indican la dirección de flujo. Con estas opciones estamos listos para aplicar la función “Basin”, donde delimitará las respectivas cuencas que pueda albergar nuestro DEM, a al cual pasaremos a un archivo shp. con la opción “Raster to Polygon”.

Para la obtención de nuestras redes hídricas se utilizó la herramienta del “Flow Accumulation” permitiendo visualizar las acumulaciones de agua a través de las diversas zonas de flujo del agua, a la cual, con la opción “Raster Calculator” y la función empleada, obtendremos las respectivas redes hídricas principales y secundarias de la cuenca.

Posterior a ello, se elaboraron los diversos Modelos Derivados aplicando las siguientes series de funciones expuestos en la Figura 4:

Posterior a ello, se trabajó una imagen multiespectral Landsat 09 Level 2 descargado de la plataforma del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), con las que se llega a contar con las diversas correcciones radiométricas como atmosférica para un procesamiento adecuado y directo con las bandas espectrales que presenta para la realización de los siguientes apartados de: Clasificación Supervisada, Cálculo NVDI y el respectivo análisis de las coberturas sanas basado en la siguiente secuencia de la Figura 5: 

Resultados:

Mapas de Modelos Derivados: En esta sección, la serie de mapas elaborados se realizaron a partir del Modelo de Elevación Digital empleado en las partes iniciales a las cuales presentamos los siguientes:

• En las Figuras 6 y 7 se puede observar tanto las sombras que se llegan a generar cuando el sol se encuentra en la zona Este y Oeste, data en base a la altitud y azimut, a la cual con la Fución Cut/Fill nos da el resultado de la Figura 8, a la cual se puede observar que el área de estudio lo llega a conformar una gran red de zonas de drenaje a causa del terreno montañoso y empinado con una tendencia SW/NE en las zonas centrales,  a la cual en la zona norte se presenta una flexión del mismo en sentido SE/NW, la ganancia y perdida neta de sombras en la Figura 8 llega a ser balanceado y proporcionales entre sí, mientras que las áreas que no hubo cambios son muy reducidas, presentándose principalmente en las zonas centrales del área de trabajo.

• En la Figura 9 podemos encontrar el Mapa de Modelo de Aspecto de la Subcuenca del Alto Huallaga, en la que cada color mostrado nos indica la dirección de pendiente azimutal. Puede considerarse como la dirección de la pendiente. Esta Herramienta nos sirve para  calcular la iluminación solar de cada lugar de una región como parte de un estudio para determinar la diversidad de vida en cada sitio, encontrar todas las laderas meridionales de una región montañosa para identificar los lugares donde es probable que la nieve se derrita primero como parte de un estudio para identificar las ubicaciones residenciales que probablemente se vean afectadas primero por la escorrentía, Identificar zonas de terreno llano para encontrar una zona donde aterrizar un avión en caso de emergencia, etc. (Burrough, P. A. & McDonell, R. A., 1998).
• En la Figura 10, Mapa de Visibilidad en función a las  ciudades y pueblos principales que se encuentran dentro de la Subcuenca del Alto Huallaga, se observa que el área de Visibilidad de estos mismos no llega a abarcar grandes áreas en la cuenca, llegando a presentar mayormente en las mismas áreas locales de poco alcance respecto a la Subcuenca, como ejemplo la ciudad de Ambo y los pueblos de Acobamba y Huacahuain.  La herramienta de visibilidad resulta útil cuando se desea conocer la visibilidad de los objetos: por ejemplo, desde qué puntos del paisaje serán visibles las torres de agua si se colocan en un lugar determinado, o cuál será la vista desde una carretera.

• En la Figura 11, se observa la la densidad de Kernel de todas las ciudades y pueblos que están dentro de la Subcuenca del Alto Huallaga, a la cual la mayor concentración se presenta en las ciudades de ambo y principalmente Yanahuanca como a sus aledaños principalmente, apegado a una fuerte tendencia de las principales redes hídricas de la Subcuenca, a la cual, mientras mas alejados de las redes hídricas se localizan menor va ser la concentración de pueblos principalmente.

Mapas de Clasificación Supervisada y NDVI de la Subcuenca del Alto Huallaga:

• El mapa de clasificación supervisada en la Figura 12, se elaboró en base de una imagen landsat 9 level 2 con su respectiva corrección radiométrica y atmosférica elaborada a la cual, se tomaron los respectivos puntos de muestra en base a los campos de referencias empleados como: Los cuerpos rocosos, Cuerpos de agua, Vegetación sana y Áridos y cuaternarios de los cuales se puede observar que en gran parte, la subcuenca del alto Huallaga lo llega a conformar en gran cantidad por Áridos y cuaternarios como también de los cuerpos rocosos.
• Posterior a ello, se presenta en la Figura 13 el respectivo mapa NDVI a la cual se utilizó rangos adecuados del índice de vegetación de diferencia normalizada (NDVI) identificados para las clases de ocupación del suelo (Akbar et.,al, 2019) a las cuales en gran parte la subcuenca del Alto Huallaga esta conformado por matorrales y pastizales, a la cuales las áreas de vegetación sanas llegan a ser reducidas dado de encontrarse en zonas montañosas ubicados a gran altitud como también de zonas de interplanicie en extremo sur de la subcuenca.

Como resultados finales presentamos las Figuras 14 y 15 denotando cauces principales ubicados en las zona norte de la subcuenca, a la cual se encuentra un conjunto de pueblos como la ciudad de Ambo encadenándose a través del cauce principal. A su par el sistema de redes hídricas secundarias presenta una tendencia apegada y distribuidas por las zonas de cobertura sana (creado a partir de la intersección de las áreas de vegetación sana de las figuras 12 y 13) abarcando un área total de 27814.26 Ha  de la cuenca. En la figura 15 se denota que se presentan zonas de pendientes alta y muy altas principalmente dentro de la Subcuenca del Alto Huallaga, a las cuales las zonas de coberturas sanas se localizan por las zonas mas suaves y medias con pendientes menores a 20° principalmente.

Mapa Hídrico de Cobertura Sana de la Subcuenca del Alto Huallaga:

Mapa de Cobertura Sana y Pendientes de la Subcuenca del Alto Huallaga:

Conclusiones:

• Se ha elaborado de Modelos Derivados, Mapa Hídrico de Cobertura Sana y Mapa de Pendientes de Cobertura Sana de la Subcuenca del Alto Huallaga, las cuales fueron expuestos anteriormente con sus resultados y características particulares de cada producto.
• El área y perímetro total de la Subcuenca del Alto Huallaga es de 401216.22 Ha con 416.42 Km2 .
• El área total de la cobertura sana de la Subcuenca del Alto Huallaga es de 27814.26 Ha .
• Los factores que influyen en la pérdida de la vegetación y el cambio de cobertura llega a ser principalmente la ubicación geográfica, la geología regional y la configuración topográfica montañosa del área de estudio ubicado a una altitud mínima y máxima de 1943 - 5649 m.s.n.m. descendiendo gradualmente la temperatura respecto al incremento de la altitud, por lo que comúnmente se ve reducido el desarrollo de flora y fauna que soporten las condiciones del área.
• Cabe añadir de que, como el terreno llega a ser accidentado y hay fuertes variaciones de la altitud, la población busca una salida en las zonas mas bajas de las cuencas aledaños a las redes hídricas con zonas de poca pendiente (menor a 20°)  para su mismo desarrollo, evidenciándose la distribución de la población y ciudades en el mapa de densidad de Kernel de forma mas aglomerada por las zonas de valle y las áreas de baja altitud de los cauces principales y secundarios.

Recomendaciones:

• Se recomienda  investigar mas funciones en el ArcGis concerniente a los lenguajes de programación para el diseño de ModelBuilder's mas eficaces, precisos y optimizados,  para la agilización y automatización.
• Se recomienda probar diferentes imágenes espectrales para la observación de la variación de una clasificación supervisada en los diferentes rangos espectrales de cada imagen.
• Se recomienda realizar estudios de las condiciones sanitarias de las subregiones de la Subcuenca del Alto Huallaga de manera local, ya que un gran porcentaje de pueblos y ciudades se encuentran aledaños a estas redes hídricas.

Referencias Bibliográficas:

• Araque Arellano, M., Vásconez, M., Mancheno, A., Álvarez, C., Prehn, C., Cevallos, C., & Ortiz, L. (2019). Cuencas Hidrográficas (1ra ed.). (U. P. Salesiana, Ed.) Quito, Ecuador.
• Autoridad Nacional del Agua. (2013). Atlas de recursos hídricos del Perú. Obtenido de Repositorio del ANA https://repositorio.ana.gob.pe/handle/20.500.12543/217
• Burrough, P. A., and McDonell, R. A., (1998). Principles of Geographical Information Systems (Oxford University Press, New York), 190 pp.
• Carrión Mogollón , S. Y. (2018). Evaluación de la Intercuenca Alto Huallaga haciendo uso de la Hidrologia de bosques. Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima.
• Rivera García, A. J. (2023). Calidad de agua de la Intercuenca Alto Huallaga de acuerdo al ECA agua, Región Pasco 2020 - 2022. Universidad Nacional Daniel Alcides Carrión, Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental, Cerro de Pasco.
• Villón Béjar, M. (2004). Hidrología (1ra ed.). Cartago: Editorial Tecnológica de Costa Rica.
• Wicander, R., & Monroe, J. S. (2000). Fundamentos de Geología (2da ed.). (P. d. Rosales, Ed.) International Thomson Editores, S. A. de C. V.
• Yahya, Bashar & Ahmed, Khansaa & Saeed, Akram. (2023). Water Resources Management and Applications using GIS: An Overview. Vol.6. 65-73.