INTRODUCCIÓN

Este proyecto tiene como finalidad analizar la importancia de la cuenca Cañete, de los cuales se da a conocer su fisiografía, geomorfología, parámetros del sistema de drenaje y creación de modelos IDW y KRINING (precipitación y temperatura) según el  Instituto Nacional de Recursos Naturales. Las características actuales del uso de los recursos hídricos disponibles en la cuenca del río Cañete evidencian elevados niveles de demanda de agua en sus múltiples tipos de uso. El sector que tiene un uso más intensivo de agua es el agrícola, pues representa aproximadamente el 90% del total consumido.

La importancia de las cuencas hidrográficas radica en los recursos de agua continentales ya que estas son un componente esencial y una parte imprescindible de todos los ecosistemas terrestres, es así que, éste afecta directamente a los procesos ecológicos, sociales y económicos, así como del adecuado funcionamiento hidrológico en las cuencas los generan diversos servicios ecosistémicos que sustentan la vida y el bienestar de las personas.

ANTECEDENTES

Se han tenido informes de importancia en la cuenca del rio Coata , algunos de ellos son las siguientes:

• En el año 2018, se realizo el proyecto Modelo hidrológico de la cuenca del Cañete. Se usan herramientas que permiten representar el mundo que nos rodea de forma simplificada y analítica cuyo objetivo es evaluar los aportes de agua, relación entre la demanda de agua y su disponibilidad, el impacto del cambio climático sobre la disponibilidad de agua y la optimización del uso del agua para producción hidroeléctrica y suministro. (Proyecto glaciares,2018)
• En el año 2018, se realizo el proyecto de modelización hidrológica de la cuenca del Cañete y evaluación del impacto del cambio climático en los recursos hídricos. En este proyecto busca disponer de una herramienta de análisis hidrológico con la cual se identifique la actual y futura reserva hídrica, así como los riesgos potenciales a nivel cuenca. Un primer estudio y desarrollo de este instrumento fue evaluado para la cuenca del río Cañete, donde hasta el momento, no se habían ejecutado investigaciones similares. (Proyecto glaciares,2018)
• Evaluación y Ordenamiento de los Recursos Hídricos de la Cuenca del río Cañete , este proyecto es de gran importancia ya que permitirá, a los diferentes agentes relacionados, el uso del agua en la cuenca del río Cañete, contar con una herramienta básica de optimización de los procesos de planificación y gestión integrada en torno al uso del agua; nos estamos refiriendo a los usuarios de riego (representados por la Junta de Usuarios Sub Distrito de Riego Cañete), la Administración Técnica del distrito de riego Mala-Omas-Cañete, y en general a toda institución u organismo relacionado con las actividades dependientes intrínsecamente con el uso de los recursos hídricos a nivel de la cuenca. (INRENA )

DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

La cuenca Cañete se ubica en las provincias de Cañete y Yauyos, departamento de Lima, Perú. Presenta una superficie total de 6 192 km2, de la cual sólo 15 km2 (aproximadamente un 0.24%) corresponde a área glaciar. Este espacio se constituye de glaciares de pequeña envergadura localizados a grandes altitudes, desde los 3 700 m.s.n.m. En relación a la precipitación, la cuenca del río Cañete exhibe regiones con condiciones muy secas (parte baja) como muy húmedas (parte alta).

OBJETIVOS DEL PROYECTO

Objetivos 

• Realizar mapa de la red hídrica utilizando el modelo digital de elevación (Hidrology)
• Realizar la caracterización física de una cuenca utilizando los parámetros fisiográficos, parámetros geomorfológicos y parámetro del Drenaje de la cuenca del Rio Cañete. 
• Creación de mapas de modelos de precipitación y temperatura de la cuenca del Rio Cañete.
• Describir las actividades que desarrollar en la cuenca del rio Cañete como la agricultura y ganadería

PROCEDIMIENTOS

Materiales utilizados

Para realizar el proyecto, se descargó data raster de zona de interés mediante:

• La plataforma de geo servidor Minam 

Para delimitar la zona de estudio, se recopiló datos de un geo servidor a modo de obtener el shapefile del área de estudio requerido:

• GEO GPS PERÚ , para descargar los datos de cuencas hidrográficas del Perú

Para realizar este proyecto se utilizaron los softwares:

• ArcGIS Map y Excel

Metodología

Se utilizo el siguiente flujograma para realizar este proyecto , cada uno de estos pasos se explicara posteriormente con mas detalles (Figura 3).

Elección del lugar de estudio

La zona de estudio fue elegida con el fin de analizar y complementar los estudios anteriores realizados ya que esta contemplara modelos de precipitación, modelos de temperatura y escorrentía .

Esta data será recortada mediante ArcGIS Map como se ve en la imagen (Figura 4) , esta shape se utilizara como referencia ya que se elaborará la delimitación de la cuenca Cañete con la Herramienta Hidrology .

Descarga de imágenes raster 

Ubicada nuestra zona de estudio (Cuenca Cañete) se procederá a descargar 6 datos DEM (S12W076, S12W077, S13W076, S13W077, S14W076, S14W077) 

Proceso de delimitación de cuencas con la herramienta Hidrology

• Mosaic de Raster y Fill

Se unirán las 6 imágenes raster (S12W076, S12W077, S13W076, S13W077, S14W076, S14W077) con la herramienta mosaic Raster (Figura 6) luego se utilizara la herramienta Fill cuya función ubicar y rellenar/cortar píxeles con errores que presente el DEM (Figura 7).

• Herramienta Flow accumulation y Flow direction 

Para modelar la dirección del flujo de la cuenca Cañete desde cada celda hasta su vecina con la pendiente descendente más empinada se utiliza el flow direction. Luego se utilizara la herramienta Flow accumulation el cual calcula el flujo acumulado como el peso acumulado de todas las celdas que fluyen hacia cada celda con pendiente descendente en el ráster de salida .

• Herramienta  Con , Stream Link y Stream Order

Utilizando la Herramienta raster calculator ,se utilizara una condicional (Con) para delimitar la red de drenaje se escogió una del flujo de acumulación mayor 5000 (representaba mejor el terreno de la cuenca Cañete) , luego se utilizara la herramienta Steam Link delineara la red de drenaje para finalmente usar el Stream Orden el cual se encargara de clasificar el orden de las rios, en este caso los rios secundarios tuvieron un  orden de 1 , 2 y el rio principal tubo un orden 3 . 

• Herramienta  Stream to Feature y  Watershed

Se convertirá el resultado del Stream Order a vector, para finalizar el proceso de delimitación de la cuenca del rio Cañete se procederá a crear un punto de aforo el cual debe estar dentro de la cuenca que se importo como referencia y sobre la linea de acumulación, teniendo estos dos pasos últimos se procederá a utilizar la herramienta Watershed para poder delimitar nuestra cuenca Cañete como se muestra la  Figura 13.   Esta coincide con la cuenca importada como referencia .

Parámetros Fisiográfico de la cuenca Cañete 

Con los datos obtenidos en la delimitación de la cuenca se hallaron los siguientes parámetro fisiográficos como área, perímetro, longitud de la cuenca, ancho de la cuenca, factor de forma e índice de Gravelius (índice de Compacidad) Luego se procedió a rellenar el cuadro siguiente:

Tabla 1. Calculo de parámetro Fisiográficos .Elaboración Propia

Parámetros Geomorfológicos de la cuenca Cañete 

Se hallaron los siguientes parámetros geomorfológicos como altitud media de la cuenca , curva Hipsométrica , histograma de frecuencias altimétricas y rectángulo equivalente .

Utilizando la Herramienta Reclassify crearemos 12 intervalos cada 500 m ,luego esta reclasificación lo convertiremos a polígono utilizando la herramienta Raster to polygon. En la tabla de atributos utilizamos la herramienta Dissolve para agrupar los datos con el mismo gridcode, así tendremos polígonos unidos a una misma clase. Finalmente se creó campos para hallar el área y perímetro con la herramienta calculate Geometry .

Luego los datos obtenidos en ArcGIS Map  se importaron en la herramienta Excel para la creación del histograma de frecuencias altimétricas y la curva Hipsométrica

Se completo el cuadro con los datos obtenidos :

Tabla 2. Calculo de parámetro geomorfológicos .Elaboración Propia

Luego se Creo la grafica de Curva Hipsométrica y Frecuencia de altitudes :

Calculo de parámetro del Drenaje de la cuenca Cañete 

Se hallaron los siguientes parámetros de drenaje como el orden de corrientes , densidad de drenaje , extensión media de escurrimiento superficial , frecuencia de rios , pendiente media del rio principal ,coeficiente de torrencialidad y coeficiente de masividad del la cuenda del rio Cañete .

Anteriormente, se utilizo la Herramienta Stream Order para que nos muestre el orden de las corrientes y Stream to Feature para convertirlo a vector. Realizando estos procesos se podrá hallar el orden de los rios ,longitud de las corrientes y numero de rios según los ordenes con  la herramienta Statistics .

Luego con los datos obtenidos lo importaremos en en Excel :

Hallaremos los siguiente parámetros :

Tabla 3. Calculo de parámetro del Drenaje. Elaboración Propia

Elaboración de Modelos 

Para la elaboración de modelos se utilizo la data del Instituto Nacional de Recursos Naturales - INRENA, donde se extrajo los datos de temperatura y precipitación de las estaciones Yauyos ,Pacaran y Cañete . 

Se extrajeron los siguientes datos de Temperatura y precipitación:

Se crearon las siguientes modelados utilizando la regresiones lineales para la precipitación 

Mientras que para el modelo de precipitación escogemos una estación (Yauyos) con altura fija 3960 msnm y temperatura fija de 9.5 °C  con esta información crearemos el modelo.

Modelo de Precipitación 

Para la creación de modelo de precipitación se utilizo la herramienta Raster Calculator , y colocamos la regresión lineal de precipitación .

Luego se creará punto de estaciones aleatorias con la Herramienta Create Random Points dentro de la cuenca del rio Cañete para así utilizar la Herramienta extrac Multi Vaulues to poins lo cual va a extraer los datos del modelo precipitación .

Para la creación de las isoyetas se utilizará la herramienta de Interpolación IDW y KRIGING .

Nota :Solo se creará isoyetas para el método KRIGING ya que es el método mas adecuado para nuestra zona de estudio, por ello, se utilizará la herramienta Contour, luego hacer un corte para la forma de la cuenca.

Modelo de Temperatura 

Para la creación de modelo de Temperatura se utilizo la herramienta Raster Calculator con la data de la estación de Yauyos.

Se utilizará estaciones aleatorias creadas anteriormente, despues se utilizará la Herramienta extrac Multi Vaulues to poins para extraer los datos del modelo de temperatura.

Para la creación de las isotermas se utilizará la herramienta de Interpolación IDW y KRIGING .

Nota :Solo se creara isotermas para el método KRIGING ya que es el método mas adecuado para nuestra zona de estudio, por ello, se utilizara la herramienta Contour para luego hacer un corte para la forma de la cuenca.

Modelo de Evapotranspiración y Escorrentia

Finalmente convertiremos la escorrentía en metros cúbicos :

Se utilizara la herramienta Zonal Statistics a table :

Donde se puede observar el área , valor mínimo y  máximo , la media , la desviación estándar y la sumatoria total de agua que sale de la cuenca cañete 198 551 790 m3

Elaboración de mapa en ArcGIS Map

Realizando los pasos anteriores se realizara un mapa temático en ArcGIS Map , con la finalidad de describir las actividades que desarrollar en la cuenca del rio Cañete como la agricultura y ganadería.

RESULTADO

Se elabora un mapa temático con el software ArcGIS Map ,Figura 31.

• La delimitación de la cuenca del rio Cañete con la Herramienta Hidrology dieron buenos resultados, ya que fueron pocas las diferencias con el Shape descargado del GEO GPS PERÚ .
• Los parámetros fisiográficos nos brinda información básica y necesaria para saber las características de la cuenca en estudio ,en este caso el área de la cuenca fue de 6034.58 km2, el perímetro de 539.81 Km, ancho de la Cuenca de 137 Km, factor de forma fue de 0.23 el cual nos indica que tiene una forma  alargada y el índice de Gravelius fue de 1.95. También nos representa la forma de la cuenca (alargada), asimismo, nos representa la forma de la superficie de la cuenca según su delimitación y su influencia sobre los escurrimientos. Los parámetros geomorfológicos es otra información necesaria para caracterizar a la cuenca de estudio; entre la información importante que podemos rescatar son: Altitud media de la cuenca 3655.54 m.s.n.m. el cual nos indica la climatología de la zona, el rectángulo mayor 245 Km y el rectángulo menor de 25 Km (son dos parámetros que nos indican geométricamente en rectángulos ideales la cuenca),  la curva Hipsométrica representa el área que varia con la altura de la superficie de la cuenca pero también nos brinda información de la edad de la cuenca por la forma de la curva en este caso la cuenca seria joven y frecuencia de altitudes nos brinda la misma información que la curva hipsométrica pero representada de otra manera grafica. Los parámetros de Drenaje de la cuenca del Rio Cañete nos puede determinar las característica del drenaje en si, ya que nos brinda información del orden del rio (en este caso el rio cañete alcanza el orden 3 ) , la longitud de los rio (rio principal : 161.23 Km y rios secundarios : 506.48 Km), también otro parámetros como: la densidad de drenaje 0.11, frecuencia de rios 0.010, coeficiente de torrencialidad 0.01 y coeficiente de masividad 0.61.
• El modelo de precipitación se puede demostrar que a mayor altitud ( 58434 m.s.n.m.) hay una mayor precipitación (756.065 mm), mientas que en la zona con menor altitud- costa (6 m.s.n.m.) no mucha precipitación. Asimismo, el modelo de temperatura se puede observar que a mayor altitud ( 58434 m.s.n.m.), menor temperatura(-3.4°C), mientras en la zona costea ( 6 m.s.n.m.) hay una mayor cantidad de temperatura (31.4°C) y finalmente el modelo de escorrentía determina cuanto caudal desemboca en la cuenca, entonces la cantidad mayor lo tiene la parte con mayor altura con (94.44 m3) y en la zona baja con 26.37 m3. También se determinó cuánto es la cantidad en de agua que sale de la cuenca cañete 198 551 790 m3.
• Según las características antes vistas, las cuencas hidrográficas son de gran importancia para la economía socioeconómicas según el Instituto Nacional de Recursos Naturales la cuenca del rio Cañete ya que brinda una gran cantidad de energía (uso eléctrico), fuente de agua para el uso de la ganadería y agricultura debido a que el  sector agrícola y ganadero constituye el pilar de sostenimiento económico para las provincias de Cañete y Yauyos. En la provincia de Cañete, gracias a la condición privilegiada de poseer suelos fértiles y de disponibilidad de agua superficial. La ONERN nos menciona que los mayores usos en la cuenca son 4: tierra de cultivo 1.6 % , Pastizales óptimos 20.6 % , Pastizales pobres 53.5 % y sin cultivo 24.2 %

CONCLUSIONES

• El factor de la cuenca de Cañete fue de 0.23 lo que significa que es una cuenca alargada. Esto quiere decir que sus descargas son de un menor volumen debido a que el cause principal es mas larga que los causes secundarios y los tiempo de concentración para tiempos de precipitación son distintos
• El índice de gravelius tiende a 2 esto significa que correctamente se trata de una cuenca alargada pero además esto significa que las crecientes tendrán menor coincidencia debida a que los tiempos de concentración de los diferente puntos de la cuenca serán diferentes.
• La densidad de drenada segun Strahler y Villela S.M. y Mattos A. es baja ( 0.11) es significa que la cuenca tiene suelos duros, poco erosionables o poco permeables y con cobertura vegetal densa.
• La curva Hipsometría es de gran ayuda ya que sirve para saber la edad de la cuenca,en este caso, se trataría de una cuenca joven ya que la curva esta bien pronunciada hacia la derecha.
• Los modelos, tanto de precipitación, temperatura y escorrentía, nos indica la dinámica de la cuenca tanto climatológica como hidrológica ya que nos da una idea cuanta energía y lluvia actúan en cada zona según la altitud de la cuenca.
• Como se aprecia en la cuenca predomina el uso de la tierra para “pastizales pobres”, ocupando el 53.5% de su superficie total. Esta área se encuentra en el área andina, sobre los 3500 m.s.n.m.; mientras que el menor porcentaje de los suelos está destinado para cultivos, correspondiendo a la parte del valle Cañete (que pertenece a la cuenca) y las zonas cultivables ribereñas de Lunahuaná, Pacarán, Zúñiga.

RECOMENDACIONES

• Existe otras herramientas para delimitar cuencas como el ArcHidro, el cual es muy semejante a la herramienta usada (Hidrology) .
• El uso de bibliografía para comprobar los resultados, son importantes ya que al no tener una gran cantidad de estaciones meteorológicas puede ser que se halla producido algunos errores en los modelos.
• El análisis de los modelos de precipitación, temperatura, evapotranspiración y escorrentía son básicos si queremos saber las características climatológicas de la cuenca Cañete.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Evaluación y Ordenamiento de los Recursos Hídricos de la Cuenca del río Cañete. (s. f.). INRENA.
• García Hernández, J., & Fluixá Sanmartín, J. (2018). Modelo hidrológico de la cuenca del Cañete. Proyecto glaciar.
• MODELIZACIÓN HIDROLÓGICA DE LA CUENCA DEL CAÑETE Y EVALUACIÓN DEL IMPACTO DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN LOS RECURSOS HÍDRICOS. (2018). Proyecto glaciar. Recuperado de https://www.proyectoglaciares.pe/wp-content/uploads/2018/04/Resumen-Ejecutivo-Modelizacio%CC%81n-hidrol%C3%B3gica-en-cuenca-Ca%C3%B1ete-4.pdf
• https://www.fao.org/land-water/land/land-governance/land-resources-planning-toolbox/category/details/en/c/1026564/
• GUIA PARA EL MUESTREO DE SUELOS. (2014). Peru progreso para todos. Recuperado de https://www.minam.gob.pe/calidadambiental/wp-content/uploads/sites/22/2013/10/GUIA-PARA-EL-MUESTREO-DE-SUELOS-final.pdf