Master Thesis ǀ Tesis de Maestría submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc at/en Z_GIS

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Master Thesis ǀ Tesis de Maestría

submitted within the UNIGIS MSc programme presentada para el Programa UNIGIS MSc

at/en Z_GIS

University of Salzburg ǀ Universidad de Salzburg

Delimitación y codificación mediante el método Pfafstetter de las unidades hidrográficas de la cuenca

del río Jubones, Ecuador

Delimitation and coding of the hydrographic units of the Jubones river watershed – Ecuador, using the

Pfafstetter method

by/por

Ingeniero Freddy Aníbal Jumbo Castillo

1423659

A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements of the degree of

Master of Science (Geographical Information Science & Systems) – MSc (GIS) Advisor ǀ Supervisor:

Leonardo Zurita Arthos PhD Quito - Ecuador, 2015

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COMPROMISO DE CIENCIA

Por medio del presente documento, incluyendo mi firma personal certifico y aseguro que mi tesis es completamente el resultado de mi propio trabajo. He citado todas las fuentes que he usado en mi tesis y en todos los casos he indicado su origen.

Quito, 01 de febrero de 2016

(Lugar, Fecha) (Firma)

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AGRADECIMIENTO

Al equipo de trabajo UNIGIS, a los docentes del programa de maestría y al tutor, quienes aportaron en mi formación académica para poder cumplir con un objetivo más en mi vida profesional.

Al máster Jefferson Valencia quien sirvió de guía para el desarrollo de esta tesis de grado.

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DEDICATORIA

Este trabajo lo dedico a Dios y a mi familia.

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RESUMEN

La demarcación de Jubones (Ecuador), considera a la cuenca como la unidad básica de la planificación a nivel territorial. Ante éste hecho, la subdivisión de las unidades hidrográficas del río Jubones en nivel 6, es clave para la gestión y administración de los recursos hídricos. La falta de detalle en la información geográfica de las cuencas tiene que ser resuelto, con el fin de llevar a cabo todos los procesos administrativos, así como la toma de decisiones en pro de una equitativa distribución de los recursos hídricos. Con la metodología Pfafstetter se subdividió la cuenca del río Jubones en nivel 6. Para este propósito, se utilizó el Modelo Digital de Elevación (MDE) SRTM de 30m de resolución espacial, las unidades hidrográficas existentes en nivel 5 y el software ArcGIS 10. En el nivel 5 se definieron las siguientes unidades hidrográficas: 13942, 13943, 13944, 13945, 13946, 13947, 13948 y 13949. De acuerdo con los lineamientos del método Pfafstetter se codificaron en nivel 6, 9 áreas de drenaje para cada unidad hidrográfica del nivel 5.

Finalmente se obtuvieron 72 unidades hidrográficas en nivel 6, de las cuales 40 corresponden a intercuencas y 32 a tipo cuencas. El producto final de esta investigación es el archivo digital de las cuencas en formato Shapefile con sus respectivos metadatos.

La hipótesis planteada es aceptada y los resultados obtenidos permiten actualizar la información geográfica de la cuenca del río Jubones. Es importante, formalizar y socializar el nuevo nivel de unidades hidrográficas con los usuarios potenciales de la información, así como replicar la investigación en otras cuencas de la demarcación.

Palabras claves: Cuenca hidrográfica, metodología Pfafstetter, Modelo Digital de Elevación (MDE), sistema de codificación, Sistemas de Información Geográfica (SIG).

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10 ABSTRACT

The demarcation of Jubones (Ecuador), considers the watershed as the basic unit of planning at the territorial level. In the light of this fact, the subdivision of the hydrographic units of the Jubones river in level 6, is the key for the management and administration of water resources. The lack of detail in the geographic information of the watershed has to be resolved, in order to carry out all administrative processes, and the decision-making for equitable distribution of water resources. With the Pfafstetter methodology, the Jubones river watershed is subdivided into level 6. For this purpose, it was used the Digital Elevation Model (DEM) SRTM of 30 meters spatial resolution, the hydrographic units existing in level 5 and ArcGIS 10 software. The level 5 were defined by the following hydrographic units: 13942 13943, 13944, 13945, 13946, 13947, 13948 and 13949. In accordance with guidelines of Pfafstetter method, 9 drainage areas were coded at level 6 for each level 5 hydrographic unit. Eventually, 72 units hydrographical were obtained at level 6, of which 40 correspond to interbasins and the others 32 to basins.

The final product of this research is the digital file of the watersheds in Shapefile format with its respective metadata. The formulated hypothesis is accepted and the results obtained allow updating the GIS of the Jubones river watershed. It is important, to formalize and disseminate the new level of hydrographic units with potential users of the information, as well as replicate the research in others watersheds of the demarcation.

Keywords: Watershed, Pfafstetter methodology, Digital Elevation Model (DEM), coding system, Geographic Information Systems (GIS).

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ... 20

1.1. ANTECEDENTES ... 20

1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN ... 21

1.2.1. Objetivo general ... 21

1.2.2. Objetivos específicos ... 21

1.2.3. Preguntas de investigación ... 21

1.3. HIPÓTESIS ... 21

1.4. JUSTIFICACIÓN ... 22

1.5. ALCANCE ... 23

2. REVISIÓN DE LITERATURA ... 24

2.1. CUENCA HIDROGRÁFICA... 24

2.1.1. Clasificación ... 25

2.1.2. Divisoria de cuenca ... 25

2.2. MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT) ... 26

2.2.1. MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN (MDE) ... 26

2.2.2. Aplicaciones de los modelos digitales de elevación (MDE’s) ... 27

2.2.3. Tipos de modelos digitales de elevación (MDE’s) ... 28

2.3. MÉTODOS PARA LA CLASIFICACIÓN Y ORDENACIÓN DE DRENAJES ... 29

2.3.1. Horton - Strahler ... 29

2.3.2. Shreve ... 31

2.4. MÉTODOLOGÍA PFAFSTETTER PARA LA DELIMITACIÓN DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS ... 32

2.4.1. Características ... 33

2.4.2. Tipos de unidades hidrográficas ... 33

2.4.3. Proceso de codificación ... 34

2.4.4. Particularidades del método ... 36

2.4.5. Países que han oficializado el uso del método Pfafstetter ... 37

2.5. ESTUDIOS REALIZADOS DE DELIMITACIÓN DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS ... 38

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2.5.1. Caso Sudamérica ... 38

2.5.2. Caso Bolivia ... 39

2.5.3. Caso Brasil ... 39

2.5.4. Caso Perú ... 40

2.5.5. Caso Ecuador ... 43

3. METODOLOGÍA ... 47

3.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO ... 47

3.2. CARTOGRAFÍA BASE ... 48

3.3. DIAGRAMA DE LA METODOLOGÍA ... 48

3.4. DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA ... 49

3.4.1. Obtención de datos SRTM (NASA) ... 51

3.4.2. Pre procesamiento del MDE ... 52

3.4.3. Dirección de flujo ... 53

3.4.4. Acumulación de flujo ... 54

3.4.4.1. Cálculo del umbral y reclasificación de la acumulación ... 55

3.4.5. Red de drenajes ... 56

3.4.6. Generación de cuencas ... 56

3.4.7. Vectorización de las cuencas ... 56

3.4.8. Codificación de las cuencas ... 57

3.4.9. Registro de los metadatos ... 58

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ... 59

4.1. RESULTADOS ... 59

4.1.1. Obtención de datos SRTM (NASA) ... 59

4.1.3. Dirección de Flujo ... 61

4.1.4. Acumulación de Flujo ... 62

4.1.6. Generación de cuencas ... 65

4.1.7. Vectorización de las cuencas ... 66

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4.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS ... 79

4.2.1. Obtención de los datos ... 79

4.2.3. Dirección de Flujo y Acumulación de Flujo ... 80

4.2.5. Generación y vectorización de las cuencas ... 82

4.2.7. Metadatos del archivo vectorial de las cuencas delimitadas ... 84

4.2.8. Evaluación de la metodología ... 84

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ... 88

5.1. CONCLUSIONES ... 88

5.2. RECOMENDACIONES ... 91

6. REFERENCIAS ... 93

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LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Cuenca Hidrográfica. ... 24

Ilustración 2. Divisoria de cuenca. ... 25

Ilustración 3. Modelo Digital de Elevación. ... 27

Ilustración 4. Ordenes de corriente Horton. ... 29

Ilustración 5. Clasificación de cursos fluviales Strahler. ... 31

Ilustración 6. Método Shreve de ordenación de los cauces. ... 32

Ilustración 7. Tipo de Unidades Hidrográficas. ... 34

Ilustración 8. Sentido de codificación horario. ... 35

Ilustración 9. Codificación de unidades hidrográficas. ... 36

Ilustración 10. Codificación unidades más altas del río principal. ... 36

Ilustración 11. Codificación de cuencas internas o endorreicas. ... 37

Ilustración 12.Demarcaciones hidrográficas del Ecuador. ... 44

Ilustración 13. Mapa de unidades hidrográficas en nivel 5. ... 45

Ilustración 14. Ubicación geográfica del proyecto. ... 47

Ilustración 15. Diagrama de la metodología. ... 49

Ilustración 16. Página de descarga de datos SRTM. ... 51

Ilustración 17. Corrección de errores de tipo sumidero y picos. ... 53

Ilustración 18. Forma de operación de la herramienta Flow Direction. ... 54

Ilustración 19. Forma de operación de la herramienta Flow Accumulation. ... 55

Ilustración 20. Resultados en el visor de descarga. ... 59

Ilustración 21. Pre procesamiento del MDE. ... 60

Ilustración 22. Dirección de flujo. ... 61

Ilustración 23. Acumulación de flujo ... 62

Ilustración 24. Resultado del cálculo del umbral. ... 63

Ilustración 25. Red de drenajes. ... 64

Ilustración 26. Cuencas generadas. ... 65

Ilustración 27. Cuencas vectorizadas. ... 66

Ilustración 28. Codificación nivel 6 unidad hidrográfica 13942. ... 68

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Ilustración 36. Metadatos del archivo vectorial de unidades hidrográficas. ... 78

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Clasificación de las cuencas. ... 25

Tabla 2. Leyes de Horton. ... 30

Tabla 3. Proceso de codificación Pfafstetter. ... 35

Tabla 4. Unidades hidrográficas Sudamérica. ... 39

Tabla 5. Unidades hidrográficas de Bolivia. ... 39

Tabla 6. Unidades hidrográficas delimitadas caso Perú. ... 41

Tabla 7. Niveles alcanzados según método Pfafstetter. ... 42

Tabla 8. Numero de cuencas delimitadas por el método Strahler... 43

Tabla 9. Distribución de las Unidades Hidrográficas en el Ecuador. ... 46

Tabla 10. Coordenadas de ubicación de la cuenca Jubones ... 48

Tabla 11. Coordenadas área de estudio en visor de descarga. ... 52

Tabla 12. Umbral de clasificación. ... 63

Tabla 13. Datos de codificación en nivel 6 unidad hidrográfica 13942. ... 67

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GLOSARIO

 Acumulación de flujo: Es el cálculo de la cantidad de agua que fluye dentro de la celda, desde todas las celdas que drenan hacia ella en un modelo raster.

 Afluente: Río que entrega sus aguas a otro de mayor cauce.

 Antrópico: Relativo a lo causado por el hombre.

 Arreica: Es un tipo de cuenca sin escurrimiento superficial.

 Atributo: Característica de un objeto o entidad.

 Carta topográfica: Es una carta resultante de trabajos topográficos que incorpora elementos naturales y artificiales del terreno.

 Cartografía: Ciencia que se dedica al estudio y elaboración de mapas.

 Cauce (fluvial): Es el espacio por donde circula el río.

 Cuenca: La cuenca hidrográfica es toda la superficie de terreno que contribuye al flujo de agua de un río.

 Demarcación hidrográfica: Es la principal unidad de gestión compuesta por una o varias cuencas hidrográficas vecinas.

 Delimitación: Consiste en determinar los límites de un espacio de terreno.

 Dirección de flujo: Determina la dirección de flujo de agua desde cada celda en un modelo raster.

 Metadato: Información respecto del contenido, calidad, condición y otras características de los datos.

 Modelo digital de Elevación: Es la representación de la altura del terreno.

 Pendiente: Es la inclinación del terreno, la cual se puede expresar porcentualmente o en grados.

 Raster: Es una estructura o fichero de datos que representa una rejilla rectangular de pixeles o puntos de color.

 Recurso hídrico: Son aquellos cuerpos de agua tales como: Océanos, ríos, lagos, arroyos y lagunas existentes en el planeta.

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 Río principal: El río principal es aquel que llega a la desembocadura de un mar, o de otro río más importante. Es aquel que recibe las aguas de los ríos menores, o subafluentes.

 Río tributario: Es un curso de agua o un río que fluye en otro río, o en un espejo de agua que no sea el mar.

 Topología: La topología contiene reglas que definen cómo los elementos comparten el espacio.

 Topografía: Es aquella disciplina que estudia la representación detallada de la superficie de un terreno.

 Umbral: El umbral en la acumulación de flujo es la mínima cantidad de agua a ser detectada en el modelo.

 Unidad hidrográfica: Es el espacio o área geográfica cuyo límite está dado por la línea divisoria de aguas y relacionado espacialmente por sus códigos, donde el tamaño de la superficie de drenaje es el criterio predominante de organización jerárquica.

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ACRÓNIMOS



ANA Autoridad Nacional del Agua.

 ASTER Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer.

 CAN Comunidad Andina de Naciones.

 CONAGE Consejo Nacional de Geoinformación.

 CNRH Consejo Nacional de Recursos Hídricos.

 DEM Digital Elevation Model.

 FAO Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura.

 GAD Gobierno Autónomo Descentralizado.

 GIS Geographic Information Systems.

 HydroSHEDS Hydrological data and maps based on SHuttle Elevation Derivatives at multiple Scales.

 IGM Instituto Geográfico Militar.

 IGN Instituto Geográfico Nacional.

 INRENA Instituto de Recursos Naturales.

 IPRH Inventario Participativo de Recursos Hídricos.

 ISO International Organization for Standardization.

 MDE Modelo Digital de Elevación.

 MDT Modelo Digital del Terreno.

 MMAA Ministerio de Medio Ambiente y Agua.

 NASA National Aeronautics and Space Administration.

 PEM Perfil Ecuatoriano del Metadato.

 SIG Sistemas de Información Geográfica.

 SGCAN Secretaría General de la Comunidad Andina de Naciones.

 SRTM Shuttle Radar Topography Mission.

 SWIR Short-Wave Infrared.

 TIR Termal Infrared.

 USGS United States Geological Survey.

 VNIR Visible-Near Infrared.

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1. INTRODUCCIÓN

1.1. ANTECEDENTES

La revolución tecnológica e intelectual centrada en el espacio geográfico a través de Sistemas de Información Geográfica (SIG), se constituye en una potente herramienta para la gestión de información espacial y temática en diversas áreas de aplicación, entre las que se encuentran las relacionadas a la hidrología y su aplicación al estudio de las características de las cuencas.

Históricamente la delimitación de unidades hidrográficas se realizaba mediante la interpretación de mapas o cartas topográficas, utilizando metodologías tradicionales como las de órdenes de corrientes Horton-Stralher, Shreve, entre otras. Sin embargo los resultados eran diferentes entre los países de la región, dado las escalas de información, el alcance, métodos y herramientas aplicadas. Con el propósito de disponer de mapas estandarizados surge la metodología Pfafstetter en 1989, la cual fue difundida en 1997 por el United States Geological Survey (USGS). Basados en esta metodología la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) y la Comunidad Andina de Naciones (CAN), elaboraron el mapa de unidades hidrográficas para Sudamérica hasta el nivel 3; posteriormente es utilizado y oficializado por el Perú.

El Ecuador, por medio de la Secretaría del Agua, inicia el proceso enfocado en la optimización de la gestión de los recursos hídricos, con la división del territorio en 9 demarcaciones hidrográficas: Jubones, Mira, Esmeraldas, Guayas, Puyango-Catamayo, Manabí, Santiago, Pastaza y Napo. Posteriormente realiza la actualización al mapa de cuencas propuesto por el ex Consejo Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), el cual contemplaba los niveles de cuenca y subcuenca. Producto de este trabajo aplicando la normativa Pfafstetter, se obtuvo como resultado el mapa de unidades hidrográficas hasta el nivel 5 para cada demarcación.

En la demarcación Jubones, la cuenca principal es la denominada cuenca del río Jubones, donde la información geográfica de las subcuencas, es importante para el cumplimiento de las actividades que demanda la gestión integral de los recursos hídricos, requiriendo la

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21 actualización de las subcuencas en los niveles de detalle necesarios, que permitan la administración, formulación y planificación de proyectos, así como la correcta toma de decisiones y distribución equitativa del recurso hídrico.

1.2. OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN

1.2.1. Objetivo general

Codificar las unidades hidrográficas de la cuenca del río Jubones, orientado a la toma de decisiones en la gestión y administración de los recursos hídricos en ella existentes, así como a la conservación de su entorno.

1.2.2. Objetivos específicos

 Caracterizar los métodos más utilizados para la delimitación de cuencas hidrográficas.

 Establecer las unidades hidrográficas a delimitarse dentro de la cuenca del río Jubones.

 Codificar las unidades hidrográficas, tomando como referencia la codificación existente para la cuenca delimitada.

1.2.3. Preguntas de investigación

 ¿Cuáles son los métodos que se utilizan para la delimitación de cuencas hidrográficas?

 ¿Cuáles son las unidades hidrográficas a delimitarse en la cuenca del río Jubones?

 ¿Qué codificación le corresponde a cada una de las unidades hidrográficas delimitadas?

1.3. HIPÓTESIS

Los factores topográficos y la resolución espacial del Modelo Digital de Elevación (MDE) son los principales factores que influyen en la delimitación de las unidades hidrográficas en nivel 6 de la cuenca del río Jubones.

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22 1.4. JUSTIFICACIÓN

La demarcación hidrográfica de Jubones es una entidad pública, cuyas funciones principales se orientan a la gestión del recurso hídrico, siendo fundamental el uso de información geográfica, la cual proporciona el soporte a las tareas de oficina y de campo.

Las unidades territoriales sobre la cual basa su gestión, son las cuencas hidrográficas.

Oficialmente la cuenca del río Jubones está delimitada hasta el nivel 5 de acuerdo con la metodología Pfafstetter y es análoga al nivel de subcuenca establecida por el ex CNRH.

La cuenca del río Jubones es considerada como la de mayor importancia o principal para la demarcación, dada las actividades de gestión de los recursos hídricos sobre la cual se ejecutan. La carencia de información cartográfica detallada de unidades hidrográficas, se transforma en una debilidad institucional que repercute en la toma de decisiones y la distribución equitativa de los recursos hídricos.

Uno de los principales procesos de gestión, son las autorizaciones de uso y aprovechamiento de agua en la cuenca solicitados por los usuarios de la demarcación, el cual es llevado técnicamente en campo y administrativamente registrados en una base de datos, donde para cada registro es requisito especificar el código de la unidad hidrográfica de mayor detalle y su nombre, por tal motivo es importante disponer de unidades territoriales hídricas de menor tamaño y a mayor detalle, es decir delimitadas hasta el nivel 6; equivalente a la denominación de microcuenca.

La delimitación de las subcuencas es el punto de partida, para disponer de información geográfica de las unidades hídricas con su respectiva codificación, permitiendo el desarrollo de estudios y proyectos orientados a conservar y aprovechar los recursos disponibles en su entorno, así como la optimización de las tareas relacionadas con las autorizaciones de uso de agua; principal proceso de gestión institucional.

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23 1.5. ALCANCE

Se revisó el manual de procedimientos de delimitación y codificación de unidades hidrográficas para Ecuador (Rosas, 2009), el informe de delimitación y codificación de las unidades hidrográficas del Ecuador nivel 5 (UICN, Secretaría del Agua y CAN, 2009), el acuerdo ministerial nro. 2010-66 de la Secretaría del Agua (2010), la resolución ministerial nro. 2011-245 de la Secretaría del Agua (2011), así como el documento de hidrología computacional y Modelo Digital del Terreno (MDT) de Olaya (2004). Esto permite establecer los lineamientos, metodologías y herramientas que apoyen el proceso investigativo para delimitar claramente el alcance del estudio.

El alcance de esta investigación es delimitar y codificar las unidades hidrográficas hasta el nivel 6, con base en la escala de trabajo de 1:200,000, la cual se realizará sobre la cuenca principal del río Jubones, utilizando la delimitación existente en nivel 5 a escala 1:250,000 y el SRTM de 30m (1 segundo de arco) de la National Aeronautics and Space Administration (NASA).

El producto de esta propuesta es el mapa de unidades hidrográficas en nivel 6. La información geográfica resultante, será representada en formato Shapefile con sus respectivos metadatos, lo cual garantiza la operatividad e interrelación con los demás niveles ya oficializados por la demarcación.

Los resultados obtenidos servirán de base para las delimitaciones en otras cuencas de la demarcación de Jubones y del resto de demarcaciones que conforman la Secretaría del Agua, así como aportarán a la gestión administrativa y técnica de los procesos relacionados con las unidades hidrográficas. Otras entidades que podrían utilizar el producto final de la investigación, son los Gobiernos Autónomos Descentralizados (GAD) y la Mancomunidad Consorcio de la cuenca del río Jubones, de acuerdo con las competencias que le corresponden a cada institución.

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2. REVISIÓN DE LITERATURA

2.1. CUENCA HIDROGRÁFICA

Teodoro, Teixeira, Costa y Fuller (2007), mencionan que la cuenca hidrográfica es un conjunto de tierras drenadas por un río y sus afluentes, la cual se forma en las regiones de más alto relieve y se delimita por la divisoria de cuenca, donde el agua lluvia o de la superficie drena formando los cursos de agua.

En función a la definición antes establecida, cuenca es aquella área de terreno superficial en la cual el agua cae y drena hacia un punto en común, lo cual es corroborado también por Aguirre (2011, p.11), quien además manifiesta que “el ámbito de la cuenca hidrográfica es un espacio territorial natural independiente de las fronteras político- administrativas internas de un país o de fronteras internacionales”.

Según la FAO (2009) sobre el área de drenaje de la cuenca, se encuentran los recursos naturales, infraestructura, comunidades y sus diferentes actividades económicas, lo cual se puede apreciar en la ilustración 1.

Ilustración 1. Cuenca Hidrográfica.

Fuente: World Vision (2009).

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25 2.1.1. Clasificación

Las cuencas hidrográficas según el criterio de Faustino y Jiménez (2000), se clasifican en cuatro tipos: Arreicas, criptorreicas, endorreicas y exorreicas, las cuales se detallan en la tabla 1.

TIPO DESCRIPCIÓN

Arreicas

No logran drenar a un río, mar o lago, sus aguas se pierden por evaporación o infiltración sin llegar a formar escurrimiento subterráneo.

Criptorreicas Su red de drenaje superficial no tiene un sistema organizado y corren como ríos subterráneos.

Endorreicas Sus aguas drenan a un embalse o lago sin llegar al mar.

Exorreicas Las vertientes conducen las aguas a un sistema mayor de drenaje como un gran río o mar.

Tabla 1. Clasificación de las cuencas.

Fuente: Faustino y Jiménez (2000).

La clasificación de las cuencas antes descrita, está basada en función del sistema de drenaje y su conducción final.

2.1.2. Divisoria de cuenca

La divisoria de cuenca es considerada como el límite que separa a dos cuencas hidrográficas. Según Senisterra, Rodríguez, Gaspari y Mazzucchelli (2014), la divisoria de agua son los puntos altimétricos más altos, que delimitan la dirección de la circulación del escurrimiento superficial y gráficamente se puede apreciar en la ilustración 2.

Ilustración 2. Divisoria de cuenca.

Fuente: Ibáñez, Moreno y Gisbert (2009).

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26 En la ilustración anterior la línea de color naranja, es la divisora de la cuenca o también denominada parte aguas, la cual delimita el área de escorrentía de la red de drenaje.

2.2. MODELO DIGITAL DE TERRENO (MDT)

Rosas (2009) manifiesta que un MDT es una estructura de celdas numéricas, que almacenan datos espaciales de una variable cuantitativa y continúa tales como:

Temperatura, presión o altitud. En el caso que represente a la última variable mencionada, se denomina MDE.

Según Priego y Porres (2002), un MDT a partir de coordenadas tridimencionales representa numéricamente las características topográficas del terreno. Tanto el MDT como el MDE están basados en el modelo de datos raster.

2.2.1. MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN (MDE)

Un MDE es considerado una representación matemática de los valores de alturas del terreno. Según Pérez y Mas (2009), se considera modelo de elevación porque a través de algoritmos matemáticos, los datos altimétricos pueden modelarse automáticamente mediante un ordenador, lo cual permite el estudio y análisis de la superficie terrestre de forma tridimencional.

Fallas (2007) menciona que la palabra elevación, enfatiza en el concepto de medición de altura con respecto a un datum y en la generación de valores absolutos de altitud por parte del modelo. En la ilustración 3 se muestra gráficamente el MDE.

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Ilustración 3. Modelo Digital de Elevación.

Fuente: Adaptado de FUNDECOA (2004).

2.2.2. Aplicaciones de los modelos digitales de elevación (MDE’s)

La aplicación de los MDE se extiende a campos tan diversos como la geografía, la hidrología, la ecología, los estudios de impacto ambiental y la cartografía en general (Wu, Li, y Huang, 2008).

Según el IGN (2014), las aplicaciones de un MDE son:

 Generación de curvas de nivel.

 Generación de mapas de pendiente.

 Creación de mapas en relieve.

 Planificación de vuelos en tres dimensiones.

 Rectificación geométrica de fotografías aéreas o de imágenes satelitales.

 Reducción de las medidas de gravedad, también denominada corrección de terreno o topográfica.

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 Proyectos de grandes obras de ingeniería.

 Trazados de perfiles topográficos.

 Cálculos de volúmenes.

 Análisis de riesgos ambientales.

Otra aplicación de los MDE, es la utilidad en la generación de cuencas hidrográficas.

2.2.3. Tipos de modelos digitales de elevación (MDE’s)

Entre los tipos de MDE mayormente difundidos, actualmente se encuentran:

 SRTM: Souza, Cruz, Aragao y Amorim (2011), mencionan que la misión topográfica radar fue un proyecto liderado por la NASA, a partir del cual se elaboró el proyecto TOPODATA, que se constituye en un refinamiento del MDE original, logrado a través de la aplicación de procesos geoestadísticos. El proyecto SRTM, tuvo como objetivo obtener datos topográficos en formato digital, que cubran el 80% del territorio mundial, localizado entre los paralelos 60° norte y 56° sur y situados en una grilla de 1 arco-segundo (30 m) en latitud y longitud.

En el año 2003 se liberaron los datos topográficos SRTM de 90 m de resolución espacial. Posteriormente en el año 2014 se liberó los datos SRTM de 30m para uso público a nivel mundial, los cuales inicialmente estuvieron disponibles exclusivamente para el territorio de los Estados Unidos.

 Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER):

Según Ríos, Warschied, Escobar y Vargas (2010), el sensor ASTER está compuesto por los subsistemas Visible-Near Infrared (VNIR), Short-Wave Infrared (SWIR) y Termal Infrared (TIR). A bordo del satélite Terra, el sensor opera a una distancia de 705 km de la tierra y su ciclo temporal alrededor del globo terrestre es de 16 días, con un ancho de barrido de 60 km.

El MDE ASTER se puede extraer de las bandas 3N (Nadir) y 3B (Back) del sensor;

(De Jesus, 2009). A partir de estas imágenes se pueden generar un MDE relativo sin utilizar puntos de control y uno absoluto utilizando puntos de control. La precisión aproximada del modelo de elevación es:

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29 o MDE relativo: Localización vertical: hasta 10m sin puntos de control.

Localización horizontal: hasta 10m sin puntos de control.

o MDE absoluto: Localización vertical: hasta 7m con puntos de control.

Localización horizontal: hasta 7m con puntos de control.

Con el MDE ASTER se pueden desarrollar las siguientes aplicaciones: Generar topografía hasta una escala de 1:50,000, modelos hidrográficos, geomorfología y ortorectificar imágenes, entre otras.

2.3. MÉTODOS PARA LA CLASIFICACIÓN Y ORDENACIÓN DE DRENAJES

2.3.1. Horton - Strahler

Horton en el año 1945, descubrió un método para clasificar los drenajes de una cuenca hidrográfica llamado órdenes de corrientes, el cual identificaba a las acumulaciones de agua menos significativas y a los arroyos en tributarios de primer orden, que de acuerdo con sus características carecen de afluentes. Cuando dos drenajes de primer orden intersectan, forman una nueva escorrentía o tributario de segundo orden, y la convergencia de dos tributarios de segundo orden, forman uno de tercer orden. Este proceso se aplica de forma recursiva, hasta examinar toda la hidrografía del área de la cuenca.

El orden de los ríos se relaciona con la cantidad de afluentes dentro de la cuenca, y gráficamente se representa en la ilustración 4.

Ilustración 4. Ordenes de corriente Horton.

Fuente: Mijares (1992).

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30 Las leyes de composición de drenaje establecidas por Horton, se detallan en la tabla 2.

LEYES DE HORTON DESCRIPCIÓN

Ley de número de cursos de agua: Primera ley de Horton

El número de cursos de agua de cada orden para una cuenca determinada, forma una serie geométrica inversa, en la cual el primer término es la unidad, y la razón es la relación de bifurcación.

Ley de longitud de cursos:

Segunda ley de Horton.

La longitud promedio de los cursos de agua, de cada uno de los diferentes órdenes en una cuenca fluvial, tiende a aproximarse a una serie geométrica directa, en la cual el primer término es la longitud promedio de los cursos de primer orden.

Ley de gradiente de cauces: Tercera ley de Horton.

La relación entre el gradiente medio de cauce y el orden respectivo, puede ser expresada por una serie geométrica inversa, en la cual el primer término es la pendiente media de los cursos de primer orden, y cuya razón es la relación de la pendiente.

Cuarta ley de

composición del drenaje.

Ley de áreas de cuencas fluviales.

El área promedio de las cuencas fluviales de cada orden, tiende a aproximarse a una serie geométrica directa, en la cual el primer término es el área promedio de las cuencas de primer orden.

Tabla 2. Leyes de Horton.

En el año 1957, Strahler mejoró el método de órdenes de corrientes de Horton, el cual se definía por los siguientes principios:

a) Los segmentos que se originan en un nudo externo son definidos como tramos de primer orden. Los segmentos que están unidos a una fuente, es decir no tienen tributarios se definen como de primer orden.

b) Cuando dos segmentos del mismo orden i se unen en un nudo interior, originan el segmento de orden superior i+1 aguas abajo. Cuando se unen dos corrientes de orden ω, crean una corriente de orden ω+1.

c) Cuando se unen dos tramos de distinto orden en un nudo interior, dan lugar a un tramo que conserva el mayor de las órdenes. Cuando se unen dos tramos de distinto orden, el orden del segmento resultante es el máximo orden de los segmentos que lo preceden. Cuando a una corriente se une otra de menor orden, la primera continúa y conserva su número de orden.

d) El orden de la cuenca ω, es el de la corriente de mayor orden.

Gráficamente se representa el método de Strahler en la ilustración 5.

(27)

31

Ilustración 5. Clasificación de cursos fluviales Strahler.

Fuente: Pozo y Elosegi (2009).

Según Fernández (2002) en el método de Strahler, los segmentos de primer orden no tienen afluentes tributarios y reciben directamente el agua de las pendientes o laderas, considerando que la cuenca tiene una única salida de drenaje. Pozo y Elosegi (2009) manifiestan que cuando desembocan en un mismo punto dos cursos de orden 1, forman uno de orden 2, cuando se unen dos afluentes de orden 2, crean otro de orden 3 y así sucesivamente para el resto de drenajes de la cuenca.

Cabral (2012) menciona que la clasificación Horton-Strahler, asigna un número de orden a cada curso de agua, lo cual refleja el grado de ramificación o bifurcación de una cuenca hidrográfica. El orden de segmentos de una cuenca depende mucho de la escala del mapa (Mijares, 1992).

2.3.2. Shreve

Este método consiste en que cada afluente se determina en función del número de corrientes que lo alimentan y de las características topológicas y geomorfológicas del terreno.

Shreve (1967) manifiesta que todos los tributarios se consideran de primer orden y que a partir de la unión de convergencia, la corriente toma como orden el número de tributarios que llegan a ella, identificándose los tramos de red exteriores e interiores. Los

(28)

32 exteriores son aquellos segmentos de canal entre una fuente y un nodo, mientras que los tramos interiores son los segmentos de canal entre dos nodos continuos.

En la ilustración 6 se muestra gráficamente el método de ordenación de cauces de Shreve.

Ilustración 6. Método Shreve de ordenación de los cauces.

Fuente: Rennó y Soares (2003).

Según Londoño (2001) con el sistema de Shreve, se consigue que los distintos cursos adquieran órdenes superiores en función del número de tributarios que poseen.

2.4. MÉTODOLOGÍA PFAFSTETTER PARA LA DELIMITACIÓN DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS

Gomes y Barros (2011) mencionan que el método Pfafstetter es jerárquico y se basa en la topología del terreno, el cual permite mejorar la gestión de las cuencas hidrográficas y una acción de mayor control sobre esas áreas. La tendencia actual es que el método sea un estándar internacional de delimitación y codificación de cuencas hidrográficas (Cabral, 2011).

Según el criterio de Crespo, Van Damme y Zapata (2013), la metodología Pfafstetter es de carácter numérico, topológico y natural, con la cual surge el concepto de unidades hidrográficas, definidas como áreas geográficas cuyos límites se encuentran establecidos

(29)

33 por las líneas divisorias de aguas, relacionadas espacialmente por su código y jerarquizadas con base en el tamaño de las áreas de drenaje.

Elesbon, Guedes, Amaral, Ribeiro y Da Silva (2011), manifiestan que la metodología de delimitación de cuencas basa su funcionamiento en las herramientas que aportan los SIG.

2.4.1. Características

Según lo especificado por Rosas (2009) las características del método Pfafstetter son:

 El sistema es jerárquico y las unidades son delimitadas desde las uniones de los ríos (punto de confluencia de ríos), o desde el punto de desembocadura de un sistema de drenaje en el océano.

 A cada unidad hidrográfica se le asigna un código Pfafstetter único, basado en su ubicación dentro del sistema de drenaje.

 Este método hace un uso mínimo de la cantidad de dígitos en los códigos, la longitud del código depende del nivel que se está codificando.

2.4.2. Tipos de unidades hidrográficas

Crespo et al. (2013) mencionan que con la metodología Pfafstetter se identifican 3 tipos de unidades hidrográficas: Cuenca, intercuenca y cuenca interna, las cuales se describen a continuación:

 Cuenca: Es el área de captación que no recibe caudal de ninguna otra área, pero sí contribuye con flujo a otra unidad de drenaje a través del curso del río principal.

 Intercuenca: Es el área de captación entre las cuencas de dos tributarios sucesivos, la cual es considerada como unidad de drenaje de tránsito del río principal. Estas unidades reciben drenajes de otras unidades, ubicadas aguas arriba a través del curso del río principal, las cuales permiten el tránsito de caudal hacia las unidades localizadas aguas abajo.

 Cuenca interna: Es el área de drenaje que no recibe flujo de agua de otra unidad, ni contribuye con caudal a otra área de captación, frecuentemente suele contar con un cuerpo de agua.

(30)

34 Los tres tipos de unidades hidrográficas anteriormente descritas, se representan gráficamente en la ilustración 7.

Ilustración 7. Tipo de Unidades Hidrográficas.

Fuente: INRENA (2007).

A las unidades hidrográficas tipo cuenca, les corresponden las mayores áreas de captación y acumulación de flujo según Pfafstetter(1989).

2.4.3. Proceso de codificación

Gomes y Barros (2011) mencionan que la codificación de las unidades hidrográficas, inicia con la identificación del curso del río principal determinado por la mayor área drenaje.

Las características del método establecen que en la codificación de cualquier nivel, siempre existirán 9 unidades hidrográficas y eventualmente 10 cuando se presente una cuenca de tipo interna (Aguirre, 2011).

Según el INRENA (2007) la asignación de los códigos se realiza de aguas abajo hacia aguas arriba; es decir de norte a sur en caso que la vertiente principal desemboque en un mar oriental; y de sur a norte si la cuenca desemboca en un mar occidental. Para los países de la CAN corresponde al Océano Pacífico, lo cual se puede apreciar en la ilustración 8.

(31)

35

Ilustración 8. Sentido de codificación horario.

A continuación se estructura en la tabla 3, el procedimiento necesario para codificar a las unidades hidrográficas.

SECUENCIALIDAD DESCRIPCIÓN

1 Identificación del curso del río principal.

2 Determinación de las cuatro unidades hidrográficas de tipo cuenca, que son las cuatro unidades de mayor área, que confluyen al río principal y se enumeran o codifican con los dígitos pares 2, 4, 6 y 8.

3 Las cinco áreas restantes, son las denominadas intercuencas y se codifican con los dígitos impares 1, 3, 5, 7 y 9.

Tabla 3. Proceso de codificación Pfafstetter.

Fuente: Adaptado de Aguirre (2011).

Según lo mencionado por el INRENA (2007), las cuencas e intercuencas obtenidas como resultado de la primera subdivisión, pueden a su vez subdividirse siguiendo el mismo procedimiento. Sin embargo, la división en varios niveles se logra hasta que el detalle de la cartografía base lo permita (Pfafstetter, 1989).

Por ejemplo, la subdivisión de la cuenca 8 genera al interior de la misma, las cuencas con los códigos 82, 84, 86, 88 y las intercuencas 81, 83, 85, 87 y 89, lo cual se puede apreciar en la ilustración 9.

(32)

36

Ilustración 9. Codificación de unidades hidrográficas.

2.4.4. Particularidades del método

Según Cabral (2011) una particularidad del método Pfafstetter, se presenta en las dos unidades finales localizadas en la naciente de la cuenca. A la unidad de mayor área de drenaje se le asigna el código 9 y a la de menor área el código 8. En la ilustración 10, se muestra gráficamente esta particularidad del método.

Ilustración 10. Codificación unidades más altas del río principal.

(33)

37 El INRENA (2007) manifiesta que si la unidad hidrográfica a codificar contiene cuencas internas o endorreicas, a la de mayor superficie se le asigna el código 0 y las otras restantes son incorporadas a las cuencas o intercuencas adyacentes. Gráficamente la codificación de este tipo de cuencas se muestra en la ilustración 11.

Ilustración 11. Codificación de cuencas internas o endorreicas.

2.4.5. Países que han oficializado el uso del método Pfafstetter

La metodología Pfafstetter fue adoptada por algunos países sudamericanos tales como Bolivia, Brasil y Perú (Cabral, 2011). Según el criterio del MMAA, UICN y CAN (2010), la oficialización del método Pfafstetter para Bolivia, se estableció mediante convenio entre el viceministerio de cuencas y la UICN. Estos acuerdos interinstitucionales tuvieron como finalidad la delimitación de unidades hidrográficas hasta el nivel 5.

En el estudio realizado en el año 2008 por la UICN y la CAN, se manifiesta que mediante la resolución nro. 32-2003 del CNRH de Brasil, se aprobó oficialmente el uso de la metodología. El método se utilizó en la formulación del plan nacional de recursos hídricos (Crespo et al., 2013).

El Perú a través de la resolución ministerial nro. 033-2008-AG, oficializó la delimitación y codificación de las unidades hidrográficas utilizando el método Pfafstetter, con lo cual se aprueba también el uso de la metodología y se inicia una nueva etapa en la gestión de los recursos hídricos (Ruiz y Torres, 2011).

(34)

38 Rosas (2011) menciona que la aprobación del método de delimitación de cuencas hidrográficas en el Ecuador, se debió a la carencia de información actualizada de unidades hidrográficas. El Ecuador a través de la Secretaría del Agua en el año 2011, mediante la resolución nro. 245 resuelve en el artículo 1: Aprobar la metodología Pfafstetter y el mapa de cuencas hidrográficas hasta el nivel 5 a escala 1:250,000.

2.5. ESTUDIOS REALIZADOS DE DELIMITACIÓN DE CUENCAS HIDROGRÁFICAS

Los casos de estudios de delimitación de unidades hidrográficas se describen a continuación:

2.5.1. Caso Sudamérica

La UICN conjuntamente con la CAN, en el año 2008 presenta el informe final de la delimitación y codificación de unidades hidrográficas para Sudamérica hasta el nivel 3, a escala 1:1,000,000 utilizando el método Pfafstetter. El propósito de la delimitación tuvo como finalidad, la búsqueda de alternativas que apoyen la planificación, conservación y gestión sostenible de los recursos naturales del territorio y de los recursos hídricos.

Ruiz y Torres (2008) sostienen que la delimitación de las unidades hidrográficas de Sudamérica, se realizó utilizando la información del proyecto Hydrological data and maps based on SHuttle Elevation Derivatives at multiple Scales (HydroSHEDS), con resolución espacial de 15 segundos de arco – 460m aproximadamente. La metodología de trabajo cumplió las siguientes etapas: Obtención del MDT, optimización del MDT, dirección de flujo, acumulación de flujo, reclasificación de la acumulación, red de drenajes, cuencas y generación vectorial de las unidades hidrográficas.

Según Aguirre (2011) el área delimitada para Sudamérica es de 17,733,179 km², obteniéndose la delimitación hasta el nivel 3 para las vertientes principales Amazonas, Paraná, Orinoco y Tocantins. Los resultados finales se pueden apreciar en la tabla 4.

(35)

39

NIVEL DE DELIMITACIÓN

UNIDADES HIDROGRÁFICAS OBTENIDAS

1 10

2 93

3 801

TOTAL: 904

Tabla 4. Unidades hidrográficas Sudamérica.

Fuente: Adaptado de Aguirre (2011).

2.5.2. Caso Bolivia

Según Crespo et al. (2013) la delimitación y codificación de unidades hidrográficas de Bolivia, surge de la necesidad de disponer de información estandarizada de cuencas hidrográficas. Para lograrlo se aplicó el método Pfafstetter, con el cual se dividió las cuencas hasta el nivel 4 para todo el país. La cartografía base utilizada para el proceso de delimitación fue: El mapa hidrográfico y de microcuencas elaborado con base en el modelo digital de drenaje Hydro 1k, mapas hidrográficos del IGM a escala 1:100,000 y el mapa de clasificación de cuencas de Brasil.

El proceso de delimitación se realizó en función a las directrices del método Pfafstetter y básicamente se cumplieron las siguientes etapas: Análisis de cartografía base, dirección de flujo, acumulación de flujo, umbral de acumulación y división de cuencas. Los resultados del estudio se pueden apreciar en la tabla 5.

NIVEL DE DELIMITACIÓN

UNIDADES HIDROGRÁFICAS OBTENIDAS

1 3

2 7

3 31

4 85

TOTAL: 126

Tabla 5. Unidades hidrográficas de Bolivia.

Fuente: Adaptado de Crespo et al. (2013).

2.5.3. Caso Brasil

Según el criterio de Amancio, Quintao, Freire, Alvés y Dos Santos (2013), el uso de herramientas de geoprocesamiento es de gran importancia para el estudio de delimitación de cuencas hidrográficas. La metodología utilizada en el proceso de delimitación del río Piancó, se dividió en cuatro etapas: Eliminación de depresiones del

(36)

40 MDE, dirección de flujo, acumulación de flujo y delimitación de cuencas. Como base de la subdivisión de unidades hidrográficas se utilizó el MDE SRTM de 30m de resolución espacial.

En el estudio realizado por Gomes y Lobão (2009), se obtuvieron 29 subcuencas hidrográficas del río Jacuípe, a partir del uso de imágenes SRTM con resolución de 90m.

Para la delimitación de las unidades hidrográficas, se adoptó el critetio de la jerarquía de drenajes de Strahler, con el cual se estableció la clasificación de los cursos de agua de la cuenca.

La metodología aplicada consideró las siguientes fases: Levantamiento de datos, definición de criterios para la delimitación de subcuencas, trabajo de campo y elaboración del producto final. En la definición de criterios, se estableció como propósito la delimitación de las subcuencas de 7º y 8º orden.

Barbosa, Silva, Teixeira, Prado, Schererwarren y Ribeiro (2007), delimitaron la cuenca Verde Grande utilizando cartografía base a escala 1:1,000,000. El método Pfafstetter se aplicó para la definición de las áreas de captación, el cual fue parte del proceso de la metodología general de trabajo, dividida en cuatro etapas: Tratamiento de la información vectorial y generación del MDE, pre procesamiento de consistencia hidrológica del MDE, delimitación de las cuencas Pfafstetter y evaluación de los resultados.

En el estudio sobre la cuenca Verde Grande, se destaca la importancia del procesamiento de la información vectorial, como tarea fundamental para la generación del MDE a través de interpolador TOPOGRID. La investigación tuvo como propósito el cuidado y conservación de los recursos hídricos.

2.5.4. Caso Perú

Según Torres (2011) las cuencas hidrográficas son importantes en el desarrollo de la gestión de los recursos hídricos del Perú, por lo cual se delimitaron las unidades hidrográficas a escala 1:1,000,000, utilizando como base del proceso la información de la carta nacional topográfica digital, las imágenes Landsat ETM (Bandas 7-4-2, realzadas) con resolución espacial 14.25m, el MDE del proyecto SRTM de la NASA del año 2000 y los

(37)

41 datos del proyecto HydroSHEDS. El proceso de delimitación se basó en los lineamientos del método Pfafstetter.

La metodología para la obtención de las áreas de drenaje, contempla las etapas de delimitación manual-digital y delimitación automática. El proceso de delimitación automática sigue el siguiente orden: MDE, dirección de flujo, acumulación de flujo, umbral de acumulación, red de drenaje, codificación, disolución de polígonos, raster a polígono, y cuencas.

Los resultados obtenidos se pueden observar en la tabla 6.

UNIDAD HIDROGRÁFICA

NIVEL 2

NIVEL 3

NIVEL 4

NIVEL 5

NIVEL 6

NIVEL 7

NIVEL

8 TOTAL Región

hidrográfica 0 1 6 43 101 151

Región

hidrográfica 1 1 9 75 571 185 156 36 1,033

Región hidrográfica 4

(Amazonas)

2 6 30 214 18 270

TOTAL: 4 21 148 886 203 156 36 1,454

Tabla 6. Unidades hidrográficas delimitadas caso Perú.

Fuente: Torres (2011).

En el trabajo realizado por Ramírez, Castillo y Gonzalez (2011), se utilizaron los métodos de Pfafstetter y Strahler para la delimitación y codificación de las cuencas hidrográficas del Perú, localizadas en las cordilleras Blanca, Huallanca, Huayhuash, Raura, La Viuda, Central, Huagoruncho, Huaytapallana y Chonta. Con la metodología Pfafstetter se delimitaron las cuencas e intercuencas en nivel 7, mientras que con las directrices de Strahler se identificaron a las cuencas, subcuencas y microcuencas.

El proceso metodológico de delimitación de unidades hidrográficas, se rigió con base en las siguientes etapas: Generación del MDE, generación del modelo de sombra, generación de la jerarquía de afluentes según Strahler, generación de cuencas Pfafstetter y Strahler.

La cartografía base del proceso de delimitación fue: El MDE SRTM de 90m de resolución espacial, las imágenes satelitales Landsat, Aster y Spot, las unidades hidrográficas en nivel 4 del Perú, las curvas de nivel, la red hídrica y las lagunas a escala 1:100,000, así como la cobertura glaciar del primer inventario de glaciares del Perú.

(38)

42 Los resultados obtenidos de la delimitación de 22 cuencas hidrográficas, basados en la metodología Pfafstetter se pueden apreciar en la tabla 7.

CUENCAS CORDILLERAS NIVELES

OBTENIDOS CÓDIGO ÁREA (Km²) Mantaro Chonta, Central, La Viuda,

Huaytapallana 5,6,7 4996989 34,363.18

Pachitea Huagoruncho 5,6,7 4992999 28,495.62

Pampas Chonta 5,6,7 4998999 23,113.04

Santa Blanca 5,6,7 1376999 11,596.51

Ica Chonta 6,7 1375529 7,301.87

Anapati Huaytapallana 6,7 4995899 1,545.58

Alto Marañón V

Huagoruncho, La Viuda,

Raura 6,7 4989999 21,553.68

Perené Huaytapallana 6,7 4995449 18,254.15

Pisco Chonta 6,7 1375299 4,208.74

Cañete Central 6,7 1375499 6,017.34

Huaura Raura, La Viuda,

Huayhuash 6,7 1375699 4,310.91

Alto

Huallaga Huagoruncho, La Viuda 6,7 4984999 30,275.86 Pativilca Huallanca, Huayhuash,

Raura 6,7 1375899 4,577.23

Chicama Blanca 6,7 1377299 4,493.73

Crisnejas Blanca 6,7 4989829 4,909.68

Mala Central 6 1375529 2,319.70

San Juan Chonta 7 1375329 3,335.43

Topara Chonta 7 1375349 616.96

Chillón La Viuda 7 1375569 2,210.51

Rímac La Viuda 7 1375549 3,485.35

Moche Blanca 7 1377169 2,115.41

Chancay-

Haural La Viuda 7 1375589 3,046.36

TOTAL: 222,146.84

Tabla 7. Niveles alcanzados según método Pfafstetter.

Fuente: Adaptado de Ramírez et al. (2011).

Mientras que con el método de Strahler, se delimitaron 23 cuencas hidrográficas obteniéndose los resultados que se estructuran en la tabla 8.

CUENCAS CORDILLERAS CUENCAS OBTENIDAS

SUBCUENCAS OBTENIDAS

MICROCUENCAS OBTENIDAS

ÁREA (Km2)

Anapati Huaytapallana 1 21 11 1,545.58

Cañete Central 1 51 198 6,017.34

Chancay-Huaral La Viuda 1 24 66 3,046.36

Chicama Blanca 1 2 5 4,493.73

Chillón La Viuda 1 63 59 2,210.51

Alto Huallaga Huagoruncho, La

Viuda 1 112 47 30,275.86

Huaura Raura, La Viuda, 1 38 66 4,310.91

(39)

43

CUENCAS CORDILLERAS CUENCAS OBTENIDAS

SUBCUENCAS OBTENIDAS

MICROCUENCAS OBTENIDAS

ÁREA (Km2) Huayhuash

Ica Chonta 1 21 8 7,301.87

Lurín Central 1 12 6 1,633.80

Mala Central 1 19 11 2,319.70

Mantaro

Chonta, Central, La Viuda, Huaytapallana

1 109 282 34,363.18

Alto Marañón V Huagoruncho, La

Viuda, Raura 1 60 105 21,553.68

Moche Blanca 1 24 12 2,115.41

Omas Central 1 14 1 1,111.11

Páchitea Huagoruncho 1 19 22 28,495.62

Pampas Chonta 1 69 73 23,113.04

Pativilca

Huallanca, Huayhuash,

Raura

1 57 46 4,577.23

Perené Huaytapallana 1 21 119 18,254.15

Pisco Chonta 1 23 22 4,208.74

Rímac La Viuda 1 21 54 3,485.35

San Juan Chonta 1 30 24 3,335.43

Santa Blanca 1 40 311 11,596.51

Topara Chonta 1 8 0 616.96

TOTAL: 23 858 1,548 21,9982.07

Tabla 8. Numero de cuencas delimitadas por el método Strahler.

Fuente: Adaptado de Ramírez et al. (2011).

2.5.5. Caso Ecuador

Con el objetivo de mejorar la gestión de los recursos hídricos, en el año 2010 mediante acuerdo nro. 2010-66 de la Secretaría del Agua, se establece delimitar las demarcaciones hidrográficas de Mira, Esmeraldas, Manabí, Guayas, Jubones, Puyango-Catamayo, Napo, Pastaza y Santiago. En total 9 demarcaciones, las mismas que se pueden apreciar en la ilustración 12.

(40)

44

Ilustración 12.Demarcaciones hidrográficas del Ecuador.

Fuente: Secretaría del Agua (2015).

La Secretaría del Agua (2011) mediante resolución ministerial nro. 2011-245, resuelve en el artículo 1: Aprobar la metodología Pfafstetter y oficializar el mapa de delimitación y codificación de unidades hidrográficas del Ecuador a escala 1: 250,000 hasta el nivel 5, el cual se puede observar en la ilustración 13.

(41)

45

Ilustración 13. Mapa de unidades hidrográficas en nivel 5.

Fuente: UICN, Secretaría del Agua y CAN (2009).

Según Rosas (2009), la delimitación y codificación en nivel 5 de las unidades hidrográficas del Ecuador a escala 1:250,000, se basó en los principios del método Pfafstetter, considerado un estándar para la obtención de áreas de drenajes. La metodología basó su proceso en el MDE SRTM de 90m de resolución espacial y consideró como etapas principales de la metodología a la generación de cuencas y a la generación vectorial de las unidades hidrográficas.

Las tareas definidas para la generación de las cuencas fueron: MDT, optimización del MDT, dirección de flujo, acumulación de flujo, reclasificación de la acumulación, red de drenajes y cuencas. Mientras que para la generación vectorial se consideraron las

(42)

46 siguientes actividades: Conversión a polígonos, conversión a líneas y polígonos de unidades hidrográficas.

Como resultado del proceso se obtuvieron 734 unidades hidrográficas en nivel 5. La distribución por regiones hidrográficas y niveles se detalla en la tabla 9.

REGIÓN HIDROGRÁFICA NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3 NIVEL 4 NIVEL 5

Región hidrográfica 1 1 3 16 117 711

Región hidrográfica Amazona 4 1 1 2 6 23

TOTAL: 2 4 18 123 734

Tabla 9. Distribución de las Unidades Hidrográficas en el Ecuador.

Fuente: Rosas (2009).

(43)

47

3. METODOLOGÍA

3.1. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO

La cuenca del río Jubones forma parte de la demarcación hidrográfica de Jubones, la cual se encuentra localizada geográficamente en la zona sur del territorio ecuatoriano. Con una superficie de 431,860.86 ha, abarca parte del territorio de 3 provincias: El Oro con los cantones Machala, El Guabo, Pasaje, Chilla y Zaruma; Loja con el cantón Saraguro; Azuay con Nabón, Girón, San Fernando, Santa Isabel, Oña y Pucará.

La ubicación geográfica del proyecto se puede apreciar en la ilustración 14.

Ilustración 14. Ubicación geográfica del proyecto.

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48 Las coordenadas métricas WGS84 zona 17 sur, de localización de la cuenca de estudio, se detallan en la tabla 10.

ORIENTACIÓN X Y

NORTE 682,099 9,664,777

SUR 686,645 9,588,782

ESTE 730,820 9,638,668

OESTE 612,048 9,643,330

Tabla 10. Coordenadas de ubicación de la cuenca Jubones

3.2. CARTOGRAFÍA BASE

La Secretaría del Agua oficializó a través de la resolución ministerial nro. 2011-245, el uso de la información de cuencas hidrográficas hasta el nivel 5, delimitadas con la metodología Pfafstetter (Secretaría del Agua, 2011). El proceso de delimitación de las cuencas tuvo como principal insumo el HydroSHEDS, el cual contiene datos de la dirección de flujo y relieve.

La cartografía de las unidades hidrográficas en nivel 5, las demarcaciones hidrográficas y el HydroSHEDS forman parte del banco de información de la demarcación. Otros mapas disponibles son los liberados por el IGM a escala 1:50,000, entre los que se encuentran los temas de ríos simples, ríos dobles, curvas de nivel y puntos acotados, los mismos que se relacionan con la investigación y podrían requerirse durante el desarrollo del proceso.

3.3. DIAGRAMA DE LA METODOLOGÍA

La metodología a aplicar para la delimitación de las unidades hidrográficas, se esquematiza en el diagrama de la ilustración 15.