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Introducción
El agua es uno de los recursos naturales más valiosos de cualquier país, debido a los beneficios sociales y económicos que se derivan de su consciente aprovechamiento o uso. Las inundaciones son uno de los fenómenos naturales más comunes en nuestro país, prácticamente todos los años se producen por el desbordamiento de ríos, debido al exceso de lluvia, que pueden causar daños severos. Los efectos negativos de las inundaciones, se deben en gran medida por la actividad humana, por la deforestación o cambio de uso de suelos y la ubicación de las viviendas en zonas bajas cercanas a los ríos.
Las inundaciones normales son esperadas y, por lo general, bienvenidas en muchas partes del mundo, dado que aportan fertilidad a los suelos, agua y un medio de transporte. Sin embargo, las inundaciones a una escala inesperada (inundaciones perjudiciales) y con una frecuencia excesiva exces iva dañan las vidas, los medios de sustento s ustento y el medio ambiente. Durante las últimas décadas, el patrón de inundaciones ha ido cambiando en todos los continentes, convirtiéndose en un fenómeno cada vez más frecuente, intenso e impredecible para las comunidades locales. Esto se debe, en particular, a que cuestiones relacionadas con el desarrollo des arrollo y la pobreza pob reza han conducido co nducido a un mayor número de personas a vivir en áreas vulnerables a las inundaciones (ALNAP/ Provention Consortium, 2008.).
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Dentro de la cuenca de Cochabamba, cuyo río principal es el río Rocha, se ha observado que este curso en los últimos años, ha causado daños por inundaciones en distintos puntos de su trayecto, los cuales en anteriores años no eran afectados; este es el caso de la zona de La Maica, ubicada en la zona sur oeste de la ciudad, ver figura 1, lugar donde las aguas del río Rocha llegan con todas las descargas adquiridas en su transcurso por la ciudad. Esta zona, el año 2011, en época de lluvias fue víctima de grandes caudales, cuya sección del río no pudo resistir provocando inundaciones en toda la zona.
Figura 1. Fuente y Elaboración: Cuenca del río Rocha (Montenegro, 2010) La Maica es una zona dedicada a la ganadería, importante proveedora de leche de la Planta Industrial de Leche, PIL- Andina. Durante la inundación antes mencionada, la
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producción de leche disminuyó en 20 por ciento durante tres semanas debido a los desastres provocados por el fenómeno climático de La Niña.1
Las transformaciones urbanas tienen una gran incidencia sobre el control de aguas de ríos y las inundaciones, ya que al cambiarse el uso de suelo de vegetación a urbanizado se realiza una alteración a la infiltración del suelo, provocando mayor escorrentía superficial. Cuando existe una capa de vegetación, como en el caso de bosques, las gotas de lluvia se estrellarán primero contra las ramas de los árboles, antes de alcanzar la superficie; de esta manera la velocidad y fuerza del impacto disminuyen. Sin embargo a los pocos instantes de que la lluvia comience , el goteo sobre el suelo del bosque será inevitable, pero ya el impacto de las gotas no tendrá la misma fuerza, de no ser por la previa amortiguación ejercida por las ramas y troncos de los árboles y plantas. Además el impacto de dichas gotas se hará casi nulo, a causa de la existencia de la carpeta vegetal sobre el suelo de generalmente pasto. Adicionalmente, el poder de arrastre o socavación de las aguas se reduce notablemente a causa de innumerables obstáculos representados por raíces, los tallos de los árboles y el mismo pasto. Bajo estas condiciones, aumenta la infiltración, la pérdida de suelo y la escorrentía se hacen mínimas, evitando que estas aguas infiltradas, continúen su paso por la superficie del suelo acumulando mayor cantidad de agua y provocando crecidas e inundaciones en ríos pertenecientes a sus respectivas cuencas. Es de recalcar que, en los suelos ricos en arcilla la escorrentía es mayor que la infiltración y, por lo tanto, se estima que el desgaste o la pérdida de materiales son superiores en relación a aquellos suelos de texturas arenosas, sobre los cuales la infiltración supera a la escorrentía. De la misma manera , el grado de inclinación de vertiesen influye en la mayor o menor velocidad del agua,; por lo tanto, la escorrentía superficial será mayor así como el desgaste de los suelos será superior en los lugares más empinados.2 1 Datos
obtenidos artículo “Producción de leche cayó 20 por ciento por inundaciones en la cuenca del valle” de Los Tiempos en fecha 29/02/12
2 Descripción
obtenida de la Tesis “Incidencia del cambio de uso del suelo en los caudales; casos de estudio: Cuencas de los ríos Alambi, Intag y
Quijos” por Pablo Andrés Valdivieso Reyes, Facultad de ingeniería civil y ambiental, Escuela Politécnica Nacional, Quito-Ecuador. Agosto 2011.
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Según estudios se sabe que el área urbana en Cochabamba creció en 69 por ciento en una década. El alto crecimiento urbano altera el suelo, que actúa como regulador del ciclo hidrológico, dado que permite la infiltración del agua pluvial y retiene una parte de la misma contra la fuerza de gravedad en el espacio radical de las plantas, mientras que filtra la otra parte para destinarla a la recarga del acuífero (Siebe, Bocco, Sánchez y Velázquez, 2003). La infiltración juega un papel de primer orden en la relación lluviaescurrimiento y, por lo tanto, en los problemas de diseño y predicción asociados a la dimensión y operación de obras hidráulicas (Aparicio, 1992).
Al ser Cochabamba una ciudad con una tasa de crecimiento urbano tan alto, y debido al cambio de uso del suelo (agrícola a urbano), durante la temporada de lluvias, el río Rocha es susceptible a presentar comportamientos hidráulicos no previstos; como incrementos de caudales, los cuales provocan inundaciones en zonas donde no existían inundaciones en otras épocas. Por lo que se ha visto la necesidad de relacionar la dinámica urbana con la necesidad del estudio de obras hidráulicas de protección para zonas aledañas a ríos.
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2. Planteamiento del problema
2.1. Identificación del problema La rápida expansión del área urbana, en la ciudad de Cochabamba ha generado que la cuenca del valle sufra cambios en cuanto a escorrentía superficial debido al cambio de uso de suelo. El año 2000, según datos de la Dirección de Planeamiento de la Alcaldía de Cercado, en el Distrito 9, la mancha urbana ocupaba 369 hectáreas. Esta cifra creció en 469 por ciento, en diez años, hasta alcanzar las 2.101 hectáreas. Datos proporcionados por la Alcaldía de Cercado dan cuenca que el área urbana ocupaba 8.244 hectáreas el año 2000. En 2012 se incrementó hasta llegar a 13.944 hectáreas, la tercera parte del territorio total. El área urbana en Cochabamba creció en 69 por ciento en una década.3 El área urbanizada es mayor y por lo tanto la cuenca ha adquirido mayor superficie impermeable, la cual ha provocado que el río Rocha reciba mayores caudales de agua, esto conduce a un incremento de caudal y crecimiento del tirante natural del agua, lo cual conlleva a que algunas secciones del río no sean capaces de soportar el caudal modificado, provocando inundaciones en distintos puntos de su trayectoria, este es el caso del río Rocha en la zona de La Maica. El tramo del río Rocha en La Maica, al recibir estos caudales extremos en épocas de lluvia, tiene una sección que no es capaz de soportar el caudal que transporta, por lo que colapsa e inunda el lugar, provocando molestias y pérdidas a las personas de la zona. La zona de La Maica es conocida por ser un lugar de producción lechera, por lo que cuando está inunda se dan grandes pérdidas de producción y pérdidas económicas. 3 Datos
obtenidos artículo “El área urbana en Cochabamba creció en 69 por ciento en una década” de Opinión en fecha 24/03/13
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2.2. Formulación del problema Se concluye en que debido a la rápida expansión de la mancha urbana, se debe realizar un estudio de la cuenca y la incidencia del cambio de uso de suelos sobre el comportamiento hidráulico de su río principal, río Rocha; para así poder realizar un preciso diseño de obras hidráulicas de protección para la zona de La Maica.
3. Objeto de estudio
El proyecto tiene por objeto de estudio la cuenca de Cochabamba, cuyo río principal es el río Rocha.
4. Objetivo general
Determinar la incidencia del cambio de uso de suelo de la cuenca de Cochabamba, sobre el comportamiento hidráulico del río Rocha para el correspondiente proyecto de obras hidráulicas con fines de protección ante un evento de inundación en la zona La Maica, Cochabamba. 4.1. Objetivos específicos 4.1.1.Establecer la información de campo. 4.1.2.Caracterización de las variables. 4.1.3.Determinación de la incidencia del cambio de uso de suelo. 4.1.4.Análisis de alternativas de solución. 4.1.5.Desarrollo del proyecto de obras hidráulicas. 4.1.6.Realización de documentos del proyecto.
5. Campo de acción
Control de caudales.
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6. Antecedentes
6.1.Topografía del tramo de estudio del Río Rocha del año 2013, comprendido entre la unión del río Tamborada con el río Rocha hasta la salida de la cuenca de Cochabamba, lugar donde se encuentra La Maica. 6.2.Precipitaciones de las estaciones pertenecientes a la cuenca de Cochabamba. Estos datos serán obtenidos del Sismet, SENAMHI (Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología). 6.3.Tesis “Incidencia del cambio de uso del suelo en los caudales; casos de estudio: Cuencas de los ríos Alambi, Intag y Quijos” por Pablo Andrés Valdivieso Reyes, Facultad de ingeniería civil y ambiental, Escuela Politécnica Nacional, QuitoEcuador. Agosto 2011.
7. Justificación
Los dos grandes aportes del proyecto serán el estudio de la incidencia del cambio de uso de suelo sobre la cuenca de Cochabamba, estudio de importancia para conocer el comportamiento hidrológico de la cuenca, que ha sido altamente afectada por el crecimiento del área urbana. Por otro lado se realizarán los planos de llanuras de inundación para así poder proyectar obras hidráulicas de protección las cuales mejorarán la seguridad de sus pobladores y cuidarán el movimiento económico de la zona, que es de la ganadería.
8. Diseño metodológico
El enfoque epistemológico a usar sera el causal y se lo realizará bajo un paradigma metodológico racional.
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8.1. Plan de trabajo
Introducción Antecedentes
Imágenes Satelitales
SENAMHI
Características Cuenca
Información Hidrometeoroló ica
Análisis multitemporal de imágenes satelitales (ArcGis) Aplicación Modelo Hidrológico HEC-HMS y Método Estadístico-Probabilístico (T=5,10,25,50,100)
Usos de Suelo Comparación para verificación de incidencia
Escenario 2010
Escenario 2020
Escenario 2030
Modelo Hidrológico Transformación Lluvia - Caudal
Caudal 2010
Caudal 2020
Caudal 2030
Secciones Transversales Topografía
Modelo Hidráulico
Modelo Hidráulico
Modelo Hidráulico
Obtención Llanuras de inundación
Análisis y Evaluación de Resultados
Formulación de Soluciones
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9. Alcances
El alcance del trabajo se encuentra dentro del campo de la Hidrología, en cuanto a la parte de usos de suelo de la cuenca y el uso de datos hidrometeorológicos para realizar los modelos hidrológicos, y la Hidráulica, para realizar los modelos hidráulicos en base a caudales y topografía del tramo de estudio. 10. Fundamentos teóricos
En esta sección se explicará los métodos y técnicas a usar para la realización del proyecto: Inicialmente se deberá seleccionar un escenario base y también escenarios de comparación con los que se podrá realizar una evaluación de la incidencia del cambio de uso de suelos de la cuenca de Cochabamba sobre el comportamiento hidráulico del río Rocha. Se realizará la recopilación de imágenes satelitales para poder realizar un análisis multitemporal de estas mismas y poder clasificar los usos de suelos de los distintos escenarios. Para el manejo de las imágenes satelitales se utilizara el software ArcGis. Este software también será utilizado para determinar parámetros hidrológicos para poder construir los modelos hidrológicos necesarios para cada escenario. Para determinar la diferencia en la respuesta hidrológica de la cuenca por el cambio de suelo se usará el modelo a nivel horario HEC-HMS, esto para los caudales de crecida. Para estos caudales de crecida se partirá de información de lluvias intensas y se aplicará distintos periodos de retorno (T=5,10,25,50,100). Para la calibración se manejará el caudal máximo del hidrograma de crecida en la sección de interés de la cuenca, con una intensidad de lluvia actuante para un T=5 años. El caudal obtenido con el HEC-HMS se lo comparará con el caudal obtenido por el método estadístico-probabilístico con un T= 5 años.
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Se evaluará los principales cambios de uso de suelo analizado, las pérdidas de vegetación natural, la disminución de pastos, las diminución o aumento de cultivos, la expansión urbana. Se hallará los porcentajes de diferencia de caudales de crecida obtenidos para el año base con los dos métodos (HEC-HMS/M. Estadístico-probabilístico). Se deberá hallar los modelos hidráulicos con sus respectivas llanuras de inundación para cada escenario, con el fin de obtener los puntos críticos del tramo de estudio y poder realizar un proyecto de obras hidráulicas de protección. 11. Cronograma de actividades
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Bibliografía
• ALNAP/Provention Consortium Edición: Instituto de Estudios sobre Conflictos y Acción Humanitaria (IECAH), Flood Disasters: learning from previous relief and recovery operations., Madrid, julio 2010.
• Alejandro Velázquez, Alejandro Torres y Gerardo Bocco, Las enseñanzas de San Juan. Investigación participativa para el manejo integral de recursos naturales. México, 2003.
• Francisco Javier Aparicio Mijares, Editorial Limusa, Fundamentos de hidrología de superficie. México, 1992.
• Montenegro Edgar, Análisis de los factores de influencia en la ocurrencia de inundaciones en la zona de La Maica - Cochabamba, Bolivia, 2010.
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Anexos
Diagnóstico previo para la correcta identificación del problema: Problema: Inundaciones zona de La Maica Variables: • Precipitaciones sobre la cuenca • Cambio de uso de suelo* • Contaminación río (pérdida de sección) • Sedimentación excesiva (pérdida de sección) Hipótesis: El cambio de uso de suelos, modifica el comportamiento natural de la cuenca del río Rocha, provocando variaciones de infiltración los cuales inciden en el tiempo de concentración y en los caudales del río, causando inundaciones en la zona de La Maica.
Pescado de Ishikawa
Precipitaciones Cambios climáticos
Mal uso del río
Contaminación
Industria
Cambios de uso de suelo Urbanización Deforestación
Carencia obras hidráulicas
Inundaciones zona de La Maica Falta de mantenimiento
Sedimentación excesiva
Se atribuyó como causa principal al cambio de uso de suelo en la cuenca.
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Árbol de problemas a partir de resultados pescado de Ishikawa Mayor pérdida económica al no prever soluciones tempranas Alcaldía debe proponer soluciones Pérdidas económicas, materiales y personales Existen inundaciones en la zona de La Maica Porque existen cambios “repentinos” de uso de suelo en la cuenca de Cbba Porque la cuenca de Cbba en los últimos años ha sido altamente urbanizada Porque la población está creciendo rápidamente Conclusión del diagnóstico: Realizado el diagnóstico, se concluye en que existen inundaciones en la zona de La Maica, ya que existen un cambio relativamente rápido del uso de suelos en la cuenca de Cochabamba, esto por la rápida urbanización de la ciudad en los últimos años, lo cual incide directamente en el comportamiento natural del río Rocha, provocando variaciones en los caudales y en el tiempo de concentración.
Ilustración: Naturaleza Vs. Urbanización Fuente: Google
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