INTRODUCCIÓN

Las cuencas hidrográficas cumplen una importante labor medioambiental y humana al suministrar de agua dulce a las poblaciones, regulando el flujo y la calidad del agua y cumpliendo un importante papel frente a la susceptibilidad de amenazas de origen natural como inundaciones y desprendimientos de tierra por fenómenos de remoción en masa u otros fenómenos naturales asociados, permitiendo así la conservación de la biodiversidad y el entorno geográfico de las comunidades respecto al medio ambiente que los rodea.

Durante el desarrollo de este proyecto, se tendrá como objetivo principal la caracterización física de la cuenca del Río Juanambú en el Departamento de Nariño de la República de Colombia.

ANTECEDENTES

La  cuenca del Río Juanambú se encuentra ubicada sobre zonas montañosas las cuales se encuentran condicionadas para desarrollar actividades agropecuarias que favorecen sus asentamientos poblacionales, aunque en algunos sectores de la cuenca las condiciones de estas áreas son de difícil acceso debido a la presencia de pendientes abruptas en el terreno que dificultan el acceso y por ende el desarrollo de actividades productivas, pese a que en algunos sectores se han construido vías importantes para la comunicación entre las regiones de esta parte del país.

Algunas condiciones físico-ambientales de la cuenca del Río Juanambú pueden manifestar repercusiones en algunos elementos de su entorno geográfico, ya que se pueden ver afectados por el desarrollo de ciertas actividades específicas como las prácticas agrícolas inapropiadas que inciden directa o indirectamente en la cantidad y la calidad del agua que es suministrada para sus poblaciones; también, las condiciones de la cobertura vegetal y del suelo, puesto que pueden desencadenar fenómenos de remoción en masa que afectarían a las poblaciones que se asientan sobre esta cuenca junto con sus actividades productivas adyacentes.

De acuerdo a esto, y con el ánimo de contribuir al conocimiento desde este ejercicio académico, con este proyecto se pretende determinar la caracterización física de la cuenca del Río Juanambú en aras de aportar estudios que den a conocer su espacio geográfico para apoyar los posibles análisis técnicos que determinan los conflictos que se pueden presentar para planear alternativas que propendan el uso sostenible y sustentable de los recursos hídricos presentes en esta cuenca.

DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

La cuenca del Río Juanambú está distribuida entre la parte norte y centro del Departamento de Nariño y una pequeña parte en el Departamento del Putumayo, siendo el norte de Nariño una zona cafetera, ganadera y panelera, y el centro una zona montañosa y volcánica, con producción de artesanías y ganadería lechera.

Esta cuenca pertenece a la macrocuenca del Río Patía, sus afluentes de orden 3 son La Quebrada Honda, Río San Lorenzo, Quebrada Mazamorras, Río Quiña, Río Juanacatú, Río Aponte, Río Cascabel, Río Negro, Quebrada El Tambillo, Río Ijaguí, Río Buesaquito, Río Tongosoy o Meneses, Río El Salado, Quebrada La Toma, Río Pasto, Quebrada La Ovejera, Quebrada Saraconcho, Quebrada Charguayaco y Quebrada Curiaco o Naranjal.

La cuenca del Río Juanambú está localizada en inmediaciones de los municipios de Pasto, Nariño, La Florida, El Tambo, Tangua, Buesaco, Chachaguí, El Peñol, Taminango, San Lorenzo, Arboleda, San Pedro de Cartago, San Bernardo, Albán y El Tablón. Se extiende entre los 1°06’43.67”N a 1°36’29.62”N latitudinalmente y longitudinalmente entre los -76°54’21.95”W a -77°27’20.92”W, al sur- occidente del país de Colombia, sobre la cordillera occidental a los 4.200 m.s.n.m. y descarga sus afluentes sobre el Río Patía a 400 m.s.n.m.

OBJETIVOS DEL PROYECTO

• Ejecutar diferentes modelos de geoprocesamiento con el fin de analizar las diferentes características de la cuenca hidrográfica del Río Juanambú, tales como la dirección del flujo de agua en base a la pendiente, jerarquización de los niveles de la cuenca, ángulos correspondientes a la orientación del terreno, entre otros.
• Realizar la caracterización física de la cuenca hidrográfica del Río Juanambú, determinando sus parámetros fisiográficos y morfométricos como área, perímetro, longitud, perfil topográfico y jerarquización de la red hídrica.
• Elaborar un mapa de pendientes de la cuenca Hidrográfica del Río Juanambú utilizando datos descargados desde Modelos Digitales de Elevación (DEM) Alos Palsar de 12.5 metros de resolución por pixel.
• Elaborar un mapa de precipitación de la cuenca del Río Juanambú utilizando datos descargados desde la plataforma Giovanni y corroborarlos con datos de las estaciones meteorológicas descargados desde la plataforma del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).

PROCEDIMIENTO – METODOLOGÍA

De acuerdo a la descripción del anterior flujo metodológico, en primera instancia, se procedió a descargar un Modelo Digital de Elevación (DEM) desde la plataforma ASF Data Search de la NASA, el cual corresponde a un modelo Alos Palsar de 12.5 metros de resolución por pixel, tal como se puede apreciar en la siguiente imagen:

Posteriormente, y previo a la elaboración del mosaico ráster, corte y reproyección del mismo, y delimitación de la cuenca con base al DEM, se procedió a elaborar dos mapas de sombras para determinar mejor las geoformas del relieve y cómo influyen estas en la estructura de la cuenca del Río Juanambú. Para esto, se elaboraron dos modelos, el primero de los cuales proyecta las sombras sobre el terreno a las 8 de la mañana y el segundo, proyecta las sombras sobre las 6 de la tarde, tal como se puede apreciar en los siguientes dos mapas:

Luego, se procedió a elaborar el modelo de aspecto, el cual indica la dirección de las pendientes mediante el azimut, el cual va en el sentido de las agujas del reloj en grados de 0°a 360° en donde cada pixel tiene un valor que indica hacia dónde está orientada la pendiente, tal como se puede apreciar en el siguiente mapa:

Después de ejecutar un análisis de valores vacíos del DEM con la herramienta CutFill, se procedió a realizar el análisis de la dirección del flujo de agua en base a la pendiente con la herramienta Flow Direction, tal como se puede apreciar en el siguiente mapa:

Posteriormente, se procedió a construir la red hídrica con la herramienta Flow Acumulation, como se puede observar en el siguiente mapa:

Una vez se desarrolló el flujo de acumulación, se identificó el punto de drenaje o de desfogue, el cual, para este estudio se encuentra ubicado sobre la intersección entre la desembocadura del Río Juanambú y el Río Patía, ya que es sobre este río sobre el cual el Río Juanambú descarga sus aguas. Para este proceso se generó un nuevo archivo shapefile y se digitalizó en el punto exacto de desfogue con el fin de luego utilizar la herramienta Watershed para delimitar la cuenca del Río Juanambú:

Lo siguiente fue convertir este ráster a un elemento vectorial a través de la conversión por la herramienta Ráster to Polygon, esto con el fin de calcular el área y el perímetro de la cuenca del Río Juanambú.

Así mismo, se generó el orden de jerarquización de la red hídrica mediante la herramienta Condicional, ejecutando una sentencia SQL que exprese un valor mayor (>) a 50 y utilizando a su vez las herramientas Stream Link y Stream Order para asignar el orden de jerarquización de la cuenca a través del método de Strahler. Finalmente, convertimos el archivo ráster a vectorial a través de la herramienta Stream to Feature, con lo cual le asignamos una simbología adecuada, tal como se puede apreciar en el siguiente mapa:

RESULTADOS

Parámetros Físicos de la Cuenca del Río Juanambú:

• Tipo de cuenca: endorreica, en donde el sistema de corrientes desemboca sobre la intersección formada entre la cuenca del Río Juanambú y la cuenca del Río Patía.
• Área de la cuenca: se tuvo en cuenta la superficie limitada por la proyección horizontal del parteaguas y se expresó principalmente en hectáreas y también en km2.
• Perímetro de la cuenca: se realizó la medición lineal del parteaguas y se expresó en km.
• Longitud de la cuenca: se calculó la distancia medida desde la salida de la cuenca hasta el límite del cauce principal, a lo largo y en línea recta. Se expresó en km, expresando la longitud de la cuenca con base en la distancia paralela a la longitud del cauce principal.
• Forma de la cuenca: se definió teniendo en cuenta el área de la cuenca y el cuadrado de la longitud de la misma, dándonos como resultado una cuenca ANCHA, lo cual indica una tendencia a formar un círculo y flujos con escurrimientos muy altos.
• Pendiente media de la cuenca: se calculó en base a la diferencia de elevación entre los puntos más extremos del cauce principal y la longitud de la cuenca. Para este caso, el punto más alto de la cuenca estaba localizado a 3.346 m.s.n.m. en el Páramo de Bordoncillo, y el punto más bajo a 784 m.s.n.m. sobre la intersección entre la desembocadura del Río Juanambú y el Río Patía.

Parámetros Hídricos de la Cuenca del Río Juanambú:

• Longitud del cauce principal: se obtuvo calculando el total de la longitud de Río Juanambú expresado en km, midiendo desde su nacimiento en el Páramo de Bordoncillo hasta el parteaguas en la intersección de la desembocadura sobre el Río Patía.
• Longitud total de los cauces: se obtuvo calculando la medida total de las longitudes de todas las corrientes de la cuenca expresado en km, midiendo desde su nacimiento hasta su desembocadura en los siguientes causes de mayor orden.
• Orden de las corrientes: se tuvieron en cuenta todos los componentes hídricos de la cuenca, como cauces, arroyos y ríos, indicando la clasificación reflejada en el grado de ramificación de todos los cauces que componen la cuenca expresada en km, tanto en los ríos de primero, segundo, tercero y cuarto orden.
• Densidad de drenaje: se definió tomando como base la longitud de las corrientes de todos los órdenes dividida por el área total de la cuenca expresada en km, dándonos como resultado una densidad ALTA.

A continuación, se indica la tabla con el resumen de todos los resultados obtenidos para el cálculo de todos y cada uno de los parámetros fisiográficos y morfométricos de la cuenca del Río Juanambú:

Finalmente, se ilustra también el perfil topográfico de la cuenca del Río Juanambú, en donde se tomaron las variables de elevación en m.s.n.m. y la distancia en km, el cual se elaboró en ArcGIS Pro:

Mapa de Pendientes de la Cuenca del Río Juanambú

Para elaborar el mapa de pendientes de la cuenca hidrográfica del Río Juanambú, se utilizaron, como insumos principales, los datos descargados de los Modelos Digitales de Elevación (DEM) Alos Palsar de 12.5 metros de resolución por pixel y luego se procedió a utilizar la herramienta de análisis espacial Slope con el método de medición de salida definido en porcentaje y con el sistema de coordenadas WGS 1984 UTM Zona 18N. El resultado se indica a continuación:

Mapa de Precipitación de la Cuenca del Río Juanambú

Para la elaboración del mapa de precipitación de la cuenca hidrográfica del Río Juanambú, se utilizaron los datos descargados desde la plataforma Giovanni y al final se corroboraron con datos de las estaciones meteorológicas descargados desde la plataforma del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM).

En la página Giovanni se descargaron los datos de la tasa de precipitación TRMM en milímetros por día (mm/día) correspondientes a las fechas comprendidas entre el 01 de enero de 1998 y el 31 de diciembre de 2019, tal como se puede apreciar en la siguiente imagen:

Así mismo, desde la plataforma del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) de Colombia, se descargaron los datos correspondientes a las estaciones meteorológicas de Aeropuerto Antonio Nariño (52045020), Taminango (52045040), San Bernardo (52045030), Aponte (52045050), El Encano – AUT (47015100) y Chimayoy (52055110) también para el mismo rango de fechas de búsqueda (01-01-1998/31-12-2019), tal como se puede apreciar en la siguiente imagen:

Al final, se obtuvo como resultado el siguiente mapa de precipitación de acuerdo al modelo de isoyetas generado con el método de interpolación IDW, al cual se le aplicó una simbología acorde a la temática de estudios hidrológicos desarrollada para este proyecto y en donde se incluye, además, la graficación espacial de las estaciones meteorológicas del IDEAM:

CONCLUSIONES

Para el desarrollo del presente proyecto se tuvieron en cuenta los diferentes modelos de elevación digital (DEM), como Aster GDEM, Aster GDEMDel y ASF Alos Palsar; sin embargo, la opción escogida fue esta última, ya que, Alos Palsar presenta una mejor resolución al tener 12.5 metros por pixel, mientras que las GDEM tienen 30 metros por pixel.

De acuerdo a la forma que tiene la cuenca del Río Juanambú, se puede deducir que esta tiene una tendencia a estructurar formas circulares u ovaladas ya que se evidencian formaciones con flujos de escurrimientos bastante altos distribuidos en casi el 80% de toda la cuenca hidrográfica, lo cual implica problemas en los sistemas de escurrimiento debido a que estos se concentran en la desembocadura de la cuenca al mismo tiempo.

Con base en el valor obtenido para la densidad de drenaje de la cuenca del Río Juanambú (2.9km), se puede concluir que la superficie de la cuenca es mayormente impermeable, con vegetación escasa y relieve montañoso, incidiendo en suelos altamente drenados y respuesta hidrológica rápida, ya que, gran cantidad de la precipitación deja de infiltrarse en el suelo, evitando así acumulaciones en su superficie.

En la cuenca del Río Juanambú sobresalen los depósitos aluviales que han sido formados a partir de materiales acarreados por el mismo río más los que han sido aportados por diferentes quebradas de segundo y tercer orden, producto de los constantes deslizamientos que ocurren en la parte alta de la cuenca.

Las pendientes más representativas dentro del área total de la cuenca del Río Juanambú son las fuertemente inclinadas, ya que, en su gran mayoría, existen pendientes con el 12% al 25%; sin embargo, en las zonas de influencia directa del cañón del Río Juanambú, se destacan las pendientes moderadamente escarpadas y fuertemente escarpadas, con porcentajes de entre 50% y mayores al 75%. 

Con respecto a los comportamientos de las precipitaciones de la cuenca del Río Juanambú, se puede observar que en la parte central de la cuenca, y específicamente sobre los municipios de El Tablón, Buesaco, San Lorenzo y Chachaguí, se presenta el menor régimen de precipitaciones, oscilando entre los 50mm y los 150mm de precipitación media anual, lo cual obedece a las condiciones topográficas y microclimáticas propias de estas zonas del Departamento de Nariño, las cuales son influenciadas por la presencia de cobertura vegetal de matorrales y pastos enmalezados o enrastrojados, que evidencian la influencia de las condiciones secas propias de esta región del Departamento. Por su parte, las zonas de la cuenca con mayores índices de precipitación se encuentran sobre las áreas de nacimiento de la misma ubicadas sobre el Páramo de Bordoncillo en los límites entre los Departamentos de Nariño y Putumayo con un régimen de precipitación media anual de entre los 400mm a 500mm por año, al igual que en los municipios de San Bernardo, San Pablo y San Pedro de Cartago, y en menor medida, con regímenes de 250mm a 350mm.

RECOMENDACIONES

Para lograr una mejor interpretación de los diferentes componentes fisiográficos y morfométricos de una cuenca, es importante trabajar con insumos de calidad, como el que se utilizó en este caso para un Modelo Digital de Elevación (DEM) Alos Palsar de 12.5 metros por pixel. Sin embargo, esta resolución se podría mejorar con otros productos de mayor y mejor resolución espacial que se puedan descargar desde las diferentes plataformas de temáticas geoespaciales como ASF Data Search de la NASA, Earth Data u otras, dependiendo de la escala de trabajo escogida para desarrollar un proyecto en particular.

Con respecto a los análisis de datos de precipitación, no basta con realizar la descarga de insumos desde aplicativos como la página web de Giovanni, ya que estas plataformas muestran datos muy generalizados de las zonas de estudio, por lo tanto, lo recomendable es realizar la descarga de datos locales más precisos como las estaciones meteorológicas del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM) para el caso de Colombia; esto con el fin de conseguir modelos de interpolación mucho más exactos que brinden una mejor interpretación del comportamiento del régimen de lluvias presentes en una determinada cuenca hidrográfica de estudio e interés.

En varias de las zonas que conforman la cuenca del Río Juanambú, prevalece la población rural, la cual involucra actividades principalmente agropecuarias y que han incidido de manera significativa en el medio natural, ya que este se ha visto afectado negativamente por procesos de deforestación, quemas y erosión del suelo, los cuales, junto con la contaminación del agua e inadecuada disposición final de los residuos sólidos, se han convertido en los factores que más impactos negativos han generado sobre los recursos naturales de esta zona. Por lo tanto, con estos estudios ambientales también se pretende concientizar a las poblaciones y habitantes de las zonas que hacen parte de la cuenca del Río Juanambú para que tomen acciones de mitigación que disminuyan los impactos negativos y fortalezcan el desarrollo sostenible de la cuenca.

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