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PROYECTO

Parámetros fisiográficos y geomorfológicos de la Subcuenca bajo Chancay-Lambayeque

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Certificado

PROYECTO DEL CURSO

Gestión de Cuencas Hidrográficas con ArcGIS

REALIZADO POR

Jonathan Durand Vilca

Parámetros fisiográficos y geomorfológicos de la Subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque

 

INTRODUCCIÓN

El presente proyecto evalúa los diferentes parámetros fisiográficos y geomorfológicos de la subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque perteneciente a la cuenca Chancay-Lambayeque del Perú, con la finalidad de obtener una visión general de las características de dicha subcuenca. Puesto que, las cuencas hidrográficas son recursos esenciales y elementos imprescindibles para los diversos ecosistemas. Asimismo, el agua como recurso natural genera las mayores repercusiones en la vida del hombre, por lo cual un ambiente sin este vital recurso genera la  imposibilidad de concebir algún tipo de desarrollo (MIDAGRI, s.f.). 

Adicionalmente, Lambayeque es considerado como un departamento costeño de gran importancia, puesto que en su extensión se hallaron ciertos tesoros de gran valía del Perú  pre-colombino (Sipan, Sican y Batangrande).  La fecha de su creación data del 1 de diciembre de 1874 por el gobierno de Manuel Prado, donde se constituye con las provincias de Lambayeque, Ferreñafe y Chiclayo (INEI, s.f. ). 

Por consiguiente, los parámetros fisiográficos permitirán conocer el área, el perímetro, la longitud, el ancho, el factor de forma y el índice de Gravelius. Por otra parte, los parámetros geomorfológicos brindarán información sobre la altitud media, la curva hipsométrica, el histograma de frecuencias altimétricas y los rectángulos equivalentes.

ANTECEDENTES

  • De conformidad con el Decreto Legislativo 653 que menciona la creación de las Autoridades Autónomas de Cuencas Hidrográficas, la cuenca Chancay-Lambayeque fue la primera en tener una Autoridad Autónoma y en consecuencia logró formular un Plan Maestro para la gestión  (INGEMMET, 2006). . 
  • La cuenca ha experimentado y continúa enfrentando daños recurrentes a causa de los desastres naturales y en particular durante el transcurso del fenómeno El Niño. Asimismo, en esta área se encuentran prospectos para la exploración minera y proyectos hidroeléctricos de gran magnitud. Por otro lado, también se destaca por su actividad turística, gracias a la presencia de sitios arqueológicos importantes  (INGEMMET, 2006).
  • En el año 2005 se realizó un estudio a cargo de la Dirección de Geología Ambiental, con el fin de evaluar e inventariar los peligros naturales, efectos y daños ocasionados por dichos fenómenos (INGEMMET, 2006). 
  • El Decreto Supremo N° 008-2011-AG establece la creación del Consejo de Recursos Hídricos de Cuenca Chancay - Lambayeque, el cual es un sitio de concertación para que las instituciones relacionadas logren exponer sus proyectos, necesidades y reclamos, con el fin de lograr una adecuada coordinación y planificación del aprovechamiento del agua (ANA, s.f.). 

DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

La subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque se ubica políticamente en la región Nor Oriental del Perú en la provincia de Chiclayo en el departamento de Lambayeque. Asimismo, dicha subcuenca pertenece a la cuenca Chancay-Lambayeque que se encuentra geográficamente entre los  78°38’ y 80°00’ de longitud Oeste y entre los 6°20’ y 6°56’ de latitud sur  (MIDAGRI, s.f.).

Figura 1 :Ubicación de la Cuenca Chancay-Lambayeque

OBJETIVOS DEL PROYECTO

1. Objetivo General:

  • Elaborar un mapa en base a los parámetros fisiográficos y geomorfológicos de la  subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque  con el software ARCGIS.

2. Objetivos específicos:

  • Determinar los parámetros hidrológicos  de la subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque.
  • Determinar los parámetros geomorfológicos de la subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque.
  • Establecer un modelo de escorrentía y pérdida de suelos.

PROCEDIMIENTO

Para el cumplimiento de los objetivos establecidos, se desarrolló el siguiente procedimiento:

Figura 2 : Diagrama de Flujo del procedimiento

 

1. Lugar de Estudio.

Como se mencionó en los párrafos anteriores el lugar de estudio es la subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque, con el propósito de aplicar lo aprendido en el curso y complementar la información de dicha subcuenca.

2. Descarga y delimitar los archivos shape y DEM

Para obtener la información que se requiere se procedió a descargar  los archivos correspondientes de los siguiente lugares: 

  • Geoportal del Instituto Geográfico Nacional del Perú .
  • Página del Geoservidor del Perú .
  • Página del GEO GPS Perú.
Figura 3: Paginas de descargar de archivos shape y DEM

Luego se realiza la Extracción de la subcuenca hidrográfica y la corrección de la imagen DEM con la herramienta  “Focal Statistics”

Figura 4: Aplicación de la herramienta  “Focal Statistics”

Seguidamente se proyecta el archivo DEM con la herramienta “Proyect Raster” y se utiliza la herramienta “Resample” para el resampleo de la imagen. 

Figura 5: Aplicación de la herramienta  “Proyect Raster” y “Resample”

3. Delimitación de la cuenca

Primeramente, se procede a rellenar los sumideros con la herramienta “Fill”.

Figura 6: Aplicación de la herramienta  “Fill”

En segundo lugar, se efectúa el cálculo de dirección y acumulación de flujo con la herramienta “Flow Direction” y “Flow Accumulation” respectivamente.

Figura 7: Aplicación de las herramientas   “Flow Direction” y “Flow Accumulation” 

En tercer lugar, se  realiza el cálculo de las corrientes con las herramientas “Raster Calculator”, “Stream Link” y “Stream to Feature”.

Figura 8: Aplicación de las herramientas “Raster Calculator”, “Stream Link” y “Stream to Feature”.

Finalmente, se procede a delimitar las cuencas hidrográficas en base a las herramientas “Feature Vertice To Point” , “Watershed” y “Raster To Polygon”.

Figura 9: Aplicación de las herramientas “Feature Vertice To Point” , “Watershed” y “Raster To Polygon”.

4. Determinar los parámetros fisiográficos

Primeramente, se utiliza la opción de “Calculate Geometry” de la tabla de atributos para determinar el área y perímetro de la subcuenca .

Figura 10: Aplicación de la opción de “Calculate Geometry” .

Seguidamente, se crea un nuevo Shape para establecer la longitud de la cuenca y se aplica la opción “Calculate Geometry” de la tabla de atributos para determinar su valor. 

Figura 11: Creación de la shape de longitud de cuenca.

Finalmente, se aplica se extraen los datos hallados en los shape para determinar los parámetros fisiográficos de la subcuenca en base de la aplicación de fórmulas en una hoja de Excel.

5. Determinar los parámetros geomorfológicos

Como primer paso, se realiza el cálculo de áreas parciales entre las curvas en base a las herramientas “Reclassify”, “Dissolve” y “Raster to Polygon”. Seguidamente,  se utiliza la opción de “Calculate Geometry” de la tabla de atributos para determinar el área y perímetro  del Shape clasificado. 

Figura 12:  Aplicación de las herramientas “Reclassify”, “Dissolve” y “Raster to Polygon”.

Finalmente, se aplica se extraen los datos hallados en los shape para determinar los parámetros geomorfológicos de la subcuenca en base de la aplicación de fórmulas en una hoja de Excel.

6. Determinar el sistema de flujo

Se aplica la herramienta “Stream order” para generar el orden de los ríos, luego se utiliza la opción de “Calculate Geometry” de la tabla de atributos para determinar el perímetro de cada orden.

Figura 13:  Aplicación de las herramientas  “Stream order”.

Finalmente, con dichos valores hallados en el shape se determinan los parámetros requeridos en base de la aplicación de fórmulas en una hoja de Excel.

7. Establecer los modelos de temperatura y precipitación 

Comenzando con el modelo de la precipitación, se extraen los valores de la temperatura y precipitaciones de estaciones cercanas brindadas por el SENAMHI (2015) para poder establecer la línea de tendencia y el valor de R cuadrado. Puesto que son datos que se utilizaran para los pasos posteriores. 

Figura 14:   Línea de tendencia y el valor de R cuadrado de la precipitación.

En segundo lugar,  se aplica la herramienta  “Raster Calculator”  con la fórmula  establecida, “Create Random Points” y “Extract Multi Values to Points” para obtener el modelo de precipitación y los valores para cada estación meteorológica.  

Figura 15:    Aplicación de las herramientas  “Raster Calculator”, “Create Random Points” y “Extract Multi Values to Points”.

Finalmente, se aplica la herramienta “Kriging”, “Contour” y ”Clip” para obtener como resultado las  líneas de las isoyetas. 

Por otro lado, el modelo de la temperatura se utilizó la correlación entre Altitud y temperatura con el gradiente térmico indicado en la ANA (2015). Seguidamente, se empleó la herramienta “Raster Calculator” para generar el modelo de temperatura.

Figura 16:    Aplicación de las herramientas  “Raster Calculator” para generar el modelo de temperatura. 

8. Modelo de Escorrentía 

Primeramente, en base a los modelos de temperatura y precipitación se aplican las fórmulas con la herramienta “Raster Calculator” de evapotranspiración real para terminar la evapotranspiración real.

Figura 17:   Aplicación de las herramientas  “Raster Calculator” para generar el modelo de evapotranspiración real.  

Luego, convertir las unidades con las herramientas  “Raster Calculator” y la extracción de los datos de la escorrentía con la herramienta “Zonal Statistics as Table”.

9. Modelo de pérdida de suelo

Aplicando las fórmulas  vistas en el curso con la herramienta  “Raster Calculator” se determinó los diferentes  factores para determinar la pérdida de suelo. Asimismo, se empleo la información contenida dentro de los Shape descargados la pagina GEO GPS PERU. 

Figura 18:    Aplicación de las herramientas  “Raster Calculator” para determinar los factores.

Donde al final solo queda aplicar la fórmula del factor A para determinar el valor de la pérdida de suelo. 

10. Elaboración del mapa

Como último paso se procede a desarrollar el mapa final en conjunto de  todos los valores hallados, datos y mapas desarrollados .

RESULTADOS

1. Parámetros Fisiográficos

En base al procedimiento desarrollado, se determinó que la subcuenca cuenta con una área de 775.46 km, longitud de la subcuenca de 167.05 km, un factor de forma de 0.19 y un índice de compacidad de 1.68. 

Tabla 1: Parámetros fisiográficos

Figura 19:   Mapa de los parámetros fisiográficos

2. Parámetros geomorfológicos

En base al procedimiento desarrollado, se determinó que la subcuenca cuenta con una altitud media de 206.30 , un lado mayor del 72.89 km, una lado menor de 10.64 km y el  43.95% de la subcuenca se encuentra entre una cota de 0.73 y 100 msnm.

Tabla 2: Parámetros geomorfológicos

Figura 20:   Mapa de los parámetros geomorfológicos 
Figura 21:   Curva Hipsométrica y Frecuencia de Altitudes

3. Sistema de flujo

En base al procedimiento desarrollado, se determinó que la subcuenca cuenta con 250 conductos de orden 1, un coeficiente de torrencialidad de 0.32  y un coeficiente de masividad de 0.27.

Tabla 3:  Parámetros del sistema de flujo

Figura 22:   Orden de los Ríos

 

4. Modelo de temperatura y precipitación

En base a lo desarrollado, se determina que la subcuenca posee valores de precipitación desde 0.058 hasta 4.38 mm  y contiene valores de temperatura desde 23.68 hasta 23.71 °C.

Figura 23:   Modelo de precipitación 
Figura 24:  Modelo de temperatura

 

5. Modelo de escorrentía 

En base a lo evaluado, se determina que la subcuenca posee una escorrentía total de 27334.819 m3 , un mínimo de 0.0028 m3 y un máximo de 0.213 m2.

Figura 25:  Modelo de escorrentía 

6. de pérdida de suelo. 

En base al procedimiento desarrollado, se determinó que el factor A muestra que existen 3.14 toneladas perdidas en un año sobre la extensión de la cuenca.

Figura 26:  Modelo de pérdida de suelo

En base a todos los datos determinados,  el mapa final se establecerá de la siguiente forma: 

Figura 27:  Parámetros fisiográficos y geomorfológicos de la subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque

CONCLUSIONES

  • La subcuenca Bajo Chancay-Lambayeque con un área de  775.46 km comprende un factor de forma es de 0.19, lo cual implica que la subcuenca presenta una elongación alargada. Dicha característica implica descargas de menor volumen, puesto que el cauce del río principal es más largo que los ríos secundarios y los tiempos de concentraciones para eventos de precipitaciones son distintos. Por otro lado, el índice de compacidad de 1.68 representa una cuenca alargada que denota menores probabilidades de presentar avenidas superiores debido a su simetría.
  • La altitud media de la subcuenca es de 206.30 msnm, donde el 50 % del área de la subcuenca está situada por encima de dicha altitud y el otro 50% está situada por debajo. Por otro lado, la frecuencia de altitudes establece que solo el 0.04% del área total está ubicada entre los 1400 y 1493 msnm. 
  • La subcuenca está representada por un rectángulo ideal con un lado mayor de 72.89 km y con un lado menor de  10.64 km. Asimismo, la curva hipsométrica establece que el 56.05% del área total se encuentra ubicada por encima de los  100 msnm. 
  • La densidad de drenaje de 0.85 representa suelos duros, poco erosionables  o muy permeables. Asimismo, el coeficiente de torrencialidad de 0.32 establece  que existen 0.32 ríos por 1 km2 .
  • La subcuenca posee una temperatura máxima de 23.71 °C y una precipitación máxima de  4.38 mm a lo largo de la cuenca. 
  • En conclusión, el área en estudio  presenta una escorrentía de 27334.819 m3/s y una pérdida de suelo de  3.14 toneladas perdidas en un periodo de un año. Asimismo, dicha subcuenca presenta en su mayoría áreas con una cobertura vegetal clasificada como agricultura costeña y andina.

RECOMENDACIONES

  • Antes de realizar el estudio en cuestión, es recomendable comprobar la información disponible de la cuenca para la aplicación de los procedimientos y evitar futuras complicaciones.
  • Se sugiere utilizar la herramienta “Stream order” para generar el orden de los ríos y agilizar el proceso. Sin embargo, requiere una revisión para asegurar el correcto ordenamiento. 
  • Cuando se requiera realizar el modelo de pérdida de suelo, es recomendable comparar y analizar la información ya establecida por las páginas de referentes al tema de fuentes confiables.  

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICAS

REALIZADO POR

Jonathan Durand Vilca

Perú

PROYECTO DEL CURSO

Gestión de Cuencas Hidrográficas con ArcGIS

Maycol Palma