Producción Hídrica Y De Sedimentos En La Cuenca Del Río Caine

Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

PRODUCCIÓN HÍDRICA Y DE SEDIMENTOS EN LA CUENCA DEL RÍO CAINE DEL DEPARTAMENTO DE COCHABAMBA Autor: Ing. For. Marlene Quintanilla Palacios E-mail: [email protected] / [email protected] Asesores: CLAS –UMSS. Ing. Mauricio Auza MSc. SENAMHI: Ing. Miguel Ontiveros Ph.D. RESUMEN La cuenca del río Caine, localizado al Sudoeste del departamento de Cochabamba, es uno de los principales afluentes del río Grande, representando uno de los principales aportes de caudal y sedimentos. Al tratarse de una extensa cuenca de montaña, el conocimiento de la producción hídrica a través de la modelación hidrológica y la determinación de sedimentos permitirán en un futuro la necesidad de medidas de control de erosión. La determinación de la producción hídrica, se determinó a través del modelamiento hidrológico en el software Hec-HMS, basado en datos meteorológicos de catorce estaciones y las características biofísicas de la cuenca, para ello también se definieron el año seco, normal y lluvioso. La producción anual de sedimentos, se realizo a través de la metodología planteada por Gavrilovic (1959), a través de la estimación de la pérdida de suelo por la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo propuesta por Wischmeier S. (USDA, 1987). Los producción hídrica calculada para el año seco es igual a 1803.3 Mm3, alcanzando un caudal pico de 590 m3/seg. en el mes de enero. Para el año normal el volumen total es de 2469.15 Mm3 cuyo caudal pico es de 464 m3/seg. en el mes de diciembre. En el año lluvioso la producción hídrica alcanza un volumen de 4114.6 Mm3, donde el caudal pico máximo en el año es de 623.9 m3/seg. en el mes de Noviembre. La pérdida de suelo en la cuenca, es mayor a 200 T/ha/Año (muy fuerte), en un 9% de la superficie de la cuenca, entre 50 a 200 T/ha/Año (fuerte) en el 47% de la cuenca, de 10 a 50 T/ha/Año (moderada) en el 29% y finalmente la erosión es inferior a 10 T/ha/Año (nula) en el 14% de la superficie de la cuenca. La descarga media anual de sedimento, estimada para la cuenca del río Caine, muestra una mínima de 0.02 m3/Año y una máxima descarga de 12.59 m3/Año, localizada principalmente en el área circundante al río Caine. I. INTRODUCCION Las subcuencas del río Caine, se caracterizan por tener cursos de agua con importantes caudales y retención de sedimento. En el Caine se ha modificado el balance de agua y sedimento en las subcuencas, traduciéndose en importantes cambios geomorfológicos de los cauces, debido principalmente a las acciones antrópicas, como los cambios de usos de suelo, la extracción del material del lecho y la contaminación, acelerando los procesos de erosión y degradación de ecosistemas en la cuenca, generando asimismo, fenómenos de incisión y estrechamiento de los cauces.

El carácter torrencial de la cuenca, unido con las características litológicas de los materiales y las características de los suelos, el recubrimiento vegetal y los usos del suelo, determinan la respuesta hidrológica de la cuenca y por tanto define la dinámica del transporte de sedimentos. Justifica el análisis y la modelación hidrológica como base para un futuro balance de sedimentos y planteará la necesidad urgente de medidas de control de la erosión.

En la actualidad se desconoce la variabilidad espacial de la precipitación en la cuenca, que sin duda se ve influenciada por la escarpada orografía y la diversa orientación y altitud de las subcuencas. También se desconoce la contribución de agua relativa de las diferentes subcuencas en crecida, así como sus tiempos de tránsito y su estacionalidad, lo cual será de gran interés a la hora de discriminar la localización de medidas de lucha contra erosión. Por otro lado, no se cuenta con información del transporte y deposición de sedimentos, los volúmenes de sedimentos son de gran importancia para la toma de decisiones en planes futuros para el manejo de los recursos naturales y para el diseño y operación de obras hidráulicas.

2. OBJETIVOS 2.1 General: Determinar la producción hídrica y de sedimentos de la cuenca del río Caine. 2.2 Específicos: • Estimar los volúmenes mensuales producidos en un año seco, normal y lluvioso. • Determinar los caudales máximos alcanzados en un año seco, normal y lluvioso.

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• Estimar la pérdida de suelo producida en la cuenca. • Determinar la producción y descarga media anual de sedimentos. 3. METODOLOGIA 3.1 Descripción del área de estudio La cuenca del río Caine se encuentra en la parte central de los Andes bolivianos, entre 1.850 y 2.400 m. El río Caine nace al suroeste del departamento de Cochabamba, cerca a la población de Capinota, se desplaza hacia el departamento de Potosí, recorre las provincias Bilbao y Charcas, que limitan con las provincias Esteban Arce y Mizque de Cochabamba, y finalmente toma el nombre de río Grande al ingresar en el departamento de Chuquisaca. Posee un clima seco (valles secos interandinos) debido al efecto sombra de lluvia causado por la presencia de la cordillera Oriental andina, al este. Las precipitaciones se concentran en los meses más calientes del año (principalmente de noviembre a febrero). Actualmente se practica la agricultura a pequeña escala que, junto la actividad pecuaria, han transformado el paisaje original en un mosaico de microparcelas de cultivo, herbazales xerofíticos, arbustales y bosques bajos o matorrales microfoliados (de hojas pequeñas) parcialmente espinosos.

Figura 1. Localización del río Caine La cuenca del río Caine, tiene una estación lluviosa que inicia en el mes de septiembre y finaliza en abril, de acuerdo a los resultados promedios de los datos de precipitación de las estaciones metereológicas ubicadas en la cuenca. En época seca la precipitación mínima registrada en los meses de junio y julio es de 4.7 mm. y en la época lluviosa la precipitación máxima es de 161.3 mm. en el mes de enero. La temperatura promedio en la cuenca es de 15.7 ºC de acuerdo a los registros diarios de las estaciones metereológicas. En cuanto a la hidrografía, los aportes de la cuenca están conformados principalmente por los ríos Rocha, Caine, Carasa, Arque, Puca Mayu, Chincari y Tokho Halla (Fig. 1).

Las unidades geomorfológicos principales en la cuenca corresponden a 16 formaciones. El 37 % de la superficie corresponde a serranías empinadas disectadas de pendientes moderadas, seguidas del 12% de serranías empinadas de pendientes fuertes, el 12% de laderas de pendientes fuertes, el 11% de serranías empinadas de pendientes fuertes, y los restantes 28% esta conformado por laderas de pendiente moderada, serranía redondeada de pendiente moderada, morrenas de pendientes fuertes, llanuras aluviales antiguas, subcreciente y lacustrinas. La cobertura vegetal del suelo está caracterizada por herbazales ralos en un 33%, los herbazales densos constituyen el 26%, los herbazales con afloramiento rocoso constituyen el 12%, el 29% restante está conformado por agricultura intensiva, temporal y migratoria, arbustales, silvopastoril ocupación urbana y áreas degradadas. 3.2 Caracterización Física de la cuenca Para la realización del modelamiento de la cuenca, se partió de datos de precipitación de la cuenca que serán transformados en escorrentía en el río Caine, para ello las subcuencas poseen diferentes características físicas, como ser el grado de impermeabilidad a partir de la geología y textura de suelos, cobertura vegetal, uso de la tierra y topografía. Para este procedimiento se dispone de tres mapas básicos: mapa de geomorfología, el mapa de uso de suelo y el DEM (Modelo Digital de Elevación). A partir del DEM y a través de los sistemas de información geográfica (SIG), se utilizaron los softwares ILWIS 3.3 y ArcView 3.2 para la delimitación de las subcuencas, que constituyeron la información fundamental del presente estudio.

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3.3 Caracterización Hidrológica A través de la información geomorfológica, cobertura vegetal e información meteorológica recopilada, se generó los valores de precipitación, temperatura y parámetros requeridos para el modelamiento hidrológico y determinación de sedimentos en la cuenca. En base a la red hidrográfica de la cuenca y características topográficas, se realizó la delimitación de la cuenca y subcuencas en ArcView 3.2, en razón de que el software cuenta con la extensión Geo-HMS que permite exportar información básica para el modelamiento hidrológico en el Hec-HMS. Para la delimitación y determinación de las subcuencas con la extensión Geo-HMS se realizó a partir del DEM (Modelo Digital de Elevación) empleando un umbral de 5 Km2. El mapa resultante para el modelamiento de la cuenca es el siguiente:

Subcuenca Area % (Km2) Area 1 286.45 5.66% 2 454.75 8.99% 3 608.58 12.03% 4 228.76 4.52% 5 151.59 3.00% 6 626.66 12.39% 7 178.88 3.54% 8 261.53 5.17% 9 299.65 5.92% 10 721.88 14.27% 11 86.17 1.70% 12 238.75 4.72% 13 546.25 10.80% 14 154.73 3.06% 15 67.76 1.34% 16 145.19 2.87% TOTAL 5057.57 100.00%

Figura 2. Delimitación de la cuenca La superficie total de la cuenca es de 5057.57 Km2, constituida por 16 subcuencas cuyas dimensiones se detallan en el siguiente cuadro. En cuanto a los datos meteorológicos disponibles para la cuenca se tienen las estaciones de AASANA, Anzaldo, Bolivar, Capinota, Independencia, La violeta, Laguna Taquiña, Morochata, Pairumani, Parotani, Tapacarí, San Benito, Tarata e Iturata. La distribución de las estaciones mencionadas es la siguiente:

Figura 3. Estaciones meteorológicas 3.4 Modelamiento con HEC-HMS El HEC-HMS, es un software que permitió simular la transformación de la lluvia en hidrogramas continuos a través de un sistema que integra diferentes métodos hidrológicos. Los elementos hidrológicos son ordenados en una red dendrítica, donde los cálculos se ejecutan en una secuencia de aguas arriba hacia aguas abajo.

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Para el modelamiento de la cuenca de estudio en el HEC-HMS se determinaron los siguientes parámetros: El Modelamiento de Subcuencas (Basin Model), a partir de las subcuencas definidas y delimitadas para el presente estudio hidrológico se realizo la representación esquemática e introducción de datos de los elementos hidrológicos a ser estudiados. Las pérdidas se determinaron por el método Initial and Constant, parte de la precipitación se infiltra en el suelo, la cantidad de agua que sufre este fenómeno se determinó considerando la cobertura vegetal y la textura de los suelos, estableciendo el porcentaje de impermeabilidad en la subcuencas. La transformación del exceso de la precipitación en escurrimiento directo, se determinó por el método del Hidrograma Unitario de Clark donde el Tiempo de Concentración y el Coeficiente de almacenamiento se calcularon en función de la longitud del curso principal y pendiente. El tiempo de concentración se determinó utilizando la formula de Kirpich citado por Auza (2007), básicamente el método está en función de las siguientes variables:

−0.385 ⎛ D ⎞ Tc (min) = 0.0195* L0.77 * ⎜ ⎟ ⎝ L ⎠

Donde : L = Longitud (m) del canal principal de la cuenca D = Desnivel (m) del canal principal de la cuenca El coeficiente de almacenamiento, se determinó utilizando la formula propuesta por USGS, 2000, Citado por Auza (2007), básicamente considera el porcentaje de área impermeable y la pendiente del canal principal.

C(hr) = 123 * A0.390 * (I + 1)−0.9722 * S −0.303

Donde : A = Area de la subcuenca en millas cuadradas I = Porcentaje de la cuenca que es impermeable S = Pendiente del canal principal en pies / milla El Modelo Meteorológico (Meteorologic Model ), a partir de las precipitaciones diarias de las estaciones de los años definidos como seco, normal y lluvioso se introdujeron las series de datos a través de las estaciones meteorológicas (medidores) creadas en función de su área de influencia (Pesos) en las subcuencas determinados por Polígonos de Thiessen obtenidos en ILWIS. Control de especificaciones, en esta sección se introdujeron los parámetros referidos a las fechas y horas de inicio, fin de la simulación e intervalo de tiempo para el cálculo del hidrograma de escurrimiento continuo. 3.5 Estimación de la pérdida de suelo La estimación de pérdida de suelo en la cuenca del río Caine, se determino utilizando la ecuación de la perdida universal del suelo USDA, 1987 citado por Auza (1999), que utiliza una base de datos referidos a la lluvia, escurrimiento, suelos, pendiente, uso-cobertura y practicas de manejo. Esta ecuación agrupa numerosos parámetros físicos y de manejo interrelacionados que influyen sobre la tasa de erosión y está determina por la siguiente ecuación:

A = R * K * L * S * C * P Donde: A = Pérdida de suelo promedioToneladas/ hectárea/ Año R = Factor erosividad de la lluvia (MJ / ha*mm/ hr) / año K = Factor Erodabilidad del suelo T / ha por MJ / ha *mm/ hr L = Factor longitud de pendiente S = Factor inclinacio de pendiente C = Factor cobertura− manejo P = Factor prácticas de control a) Determinación del factor R El cálculo de la erosividad, se realizó en base a la ecuación propuesta por Bergsma,1996, citado por Auza (2007), en base a los mapas de lluvia mensual y anual de cada estación metereológica generados a través de la interpolación por el método Moving average (linear decrease). La erosividad está determinada por la siguiente ecuación:

R = 4.17 * Index + 152

2 12 Pi Index= ∑1 P Donde: Pi = Precipitación mensual P = Precipitacion media anual

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b) Determinación del factor K La determinación del factor K, se realizó a partir de las clases texturales identificadas en la cuenca, según el triángulo textural del USDA, a fin de determinar el porcentaje de arcilla, limo y arena. Los porcentajes referidos a las partículas primarias del suelo se aplicaron a la formula que relaciona la erodabilidad del suelo y el tamaño medio geométrico de las partículas (Mannaerts, 1999, citado por Auza 1999)

2 ⎡ ⎛ log Dg +1.659 ⎞ ⎤ K = 0.0034 + 0.0405 * exp⎢− 0.5*⎜ ⎟ ⎥ ⎣⎢ ⎝ 0.7101 ⎠ ⎦⎥ Dg(mm) = exp(0.01*∑Fi*lnMi)

Donde : K = Factor erodavilidad del sueloexpresado t.ha −1.hr.ha −1.mm −1 Dg = Media geometrica del diametro de las particulas(mm) Fi = Fracción de las particulas primarias (%) Mi = Pr omedio aritmetico de los limites de tamaño de particulas(mm) Los factores determinados para cada clase textural se asignaron a las unidades del mapa de texturas. c) Determinación del factor L Para establecer este factor L, se utilizó la relación propuesta por Montenegro y Malagon, 1990, citado por Auza (2007).

m ⎛ λ ⎞ L = ⎜ ⎟ ⎝ 22.1⎠

Donde : L = Factor longitud pendiente λ = Longitud de pendiente (m) proyec. hor. de pendiente 22.1 = Longitud (m) de la parcela es tan dar de la EUPSR m = Exponente que depende del grado de la pendiente

Para establecer este factor longitud de pendiente ( λ ), se realizó el cálculo de la longitud de la pendiente en base al Índice de transporte (TS) de sedimentos calculado por Compound Index Calculation del DEM Hydroprocessing. Posteriormente se aplicó la siguiente formula en map calculation: Tsf:=iff(TS>=500,500,TS) d) Determinación del gradiente de la pendiente ( S) La obtención del mapa del factor S, se realizó a partir del mapa de pendientes aplicando la siguiente relación propuesta por USDA (1987) citado por Auza (2007). S = 10.8* senθ + 0.03 cuando s < 9%

S = 16.8* senθ − 0.5 cuando s >= 9%

Donde : S = Factor inclinacion pendiente s = Pendiente θ = Pendiente en grados

⎡ ⎛ Pendiente en % ⎞⎤ Pendiente en grados = RADDEG⎢ATAN⎜ ⎟⎥ ⎣ ⎝ 100 ⎠⎦ e) Determinación del factor C La determinación del factor C, se realizo a partir del mapa de cobertura, reagrupando los valores de C para la asignación de de los valores relacionadas al proceso erosivo. A partir de una tabla generada en ILWIS se reclasificó los tipos de uso y cobertura vegetal, utilizando para el efecto valores los factores de cultivo para pastizales, terrenos baldíos y coberturas herbáceas propuestas por el Soil Conservation Service (1975) citado por Román (2005)

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3.6 Producción anual de sedimentos por erosión superficial La producción anual de sedimentos, se determinó por la metodología de Gavrilovic-Zemlic (1959 y 1988), esta metodología estima la descarga media anual de material erosionado, a través del producto de dos relaciones diferentes; el volumen promedio anual erosionado de sedimento y el coeficiente de retención de sedimentos. G = W * R (m3 / año)

Donde : G = Descarg a media anual de material erosionado W = Pr oduccion de sedimentos T = Coeficiente de retención La producción anual de sedimento por erosión superficial se determinó a través de la siguiente ecuación:

2 W = T *h*π * Z 3 * F (m3 / año)

Donde : W = Pr oducción media anual de sedim ento por erosion sup erficial T = Coeficiente de temperatura h = Pr ecipitación media anual Z = Coeficiente de erosión F = Superficie de la zona de estudio

1 ⎡⎛ t ⎞ ⎤ 2 T = ⎢⎜ ⎟ + 0.1⎥ ⎣⎝10 ⎠ ⎦ Donde : t = Temperatura media anual

1 Z = X *Y *⎜⎛ϕ + I 2 ⎟⎞ ⎝ ⎠

Donde : X = Coeficiente de uso del suelo Y = Coeficiente de resistencia del suelo a la erosión ϕ = Coeficiente del tipo de de proceso erosivo I = Pendiente sup erficial del terreno Arteaga. M, 1999 citado por Román (2005), indica que el valor de “Z” representativo de una cuenca, se calcula como la media ponderada de los distinto valores de este coeficiente obtenidos para cada uno de los valores parciales, que integran los diferentes coeficientes representativos de los factores. En este sentido el valor de Z por lo tanto se determinó a través de la siguiente ecuación:

i=n ∑Zi * Fi Z = i=1 F Donde : Zi = Factor erosion segun riesgo Fi = Areaparcialdeinf luencia en Km2 F = Area total de estudio Donde Zi es el factor erosión según riesgo, Fi el área parcial de influencia del factor erosión en Km2 y F Área total de estudio. La ecuación del coeficiente de retención del sedimento de acuerdo a Zemlijc (1971) se determinó aplicando la siguiente formula:

1 (O * D) 2 * (L + Li) R = [ ] []()L +10 * F

Donde : R = Coeficiente de Retención del sedim ento O = Perimetro de la cuenca Li = Longitud total de los afluentes laterales L = Longitud del cauce principal F = Superficie de la cuenca

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4. Resultados 4.1 Precipitación En la zona de estudio el comportamiento de la precipitación se da a través de dos épocas marcadas, la época seca y de lluvia dentro del mismo año. Asimismo, en el análisis de los datos se diferenciaron el año seco, normal y lluvioso, de acuerdo a los registros históricos de las estaciones meteorológicas en la cuenca. Por consiguiente el año seco está constituido por el periodo 1991 – 1992, el año normal 1993 -1994 y el año lluvioso por el periodo 1984 – 1985. Las precipitaciones anuales en los mencionados años son de 435.2 mm/año, 550.6 mm/año y 932.4 mm/año respectivamente.

250.00 SECO NORMAL HUMEDO 200.00

150.00

100.00

50.00

0.00 JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN

Figura 4. Precipitaciones de los años seco, normal y lluvioso. La figura 4, muestra la tendencia de las precipitaciones en los diferentes periodos que corresponden a los años seco, normal y lluvioso. 4.2 Producción Hídrica El modelamiento hidrológico realizado en el HEC-HMS, para los años definidos (seco, normal y lluvioso) generó los resultados que a continuación se muestra en el Figura 5.

700 Q (m3/seg)

600 Lluvioso (m3/seg) Normal (m3/seg) Seco (m3/seg) 500

400

300

200

100

0 Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Ene Feb Mar Abr May Jun Figura 5. Producción hídrica para el año seco, normal y lluvioso

La producción hídrica para los años definidos, muestran que en la cuenca se generan los caudales de mayor volumen a partir del mes de noviembre hasta febrero, constituyendo volúmenes inferiores a 200 m3/seg en los periodos de marzo a octubre.

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La producción hídrica en el año seco, alcanza un caudal pico máximo de 590 m3/seg, en el mes de enero, llegando a un volumen de flujo total igual a 1803.3 millones de m3 (Mm3).

Los resultados de caudales picos generados en las subcuencas y tránsitos de la cuenca en el año seco se detallan en el siguiente cuadro:

Cuadro 1. Resultados generados en el año seco por subcuencas y tránsitos

Area Caudal Pico Volumen Elemento Hidrológico Drenaje (m3/seg) (m3) (Km2) 1_rocha 286.455 53 100102.6 10_arque 721.876 122.4 301216.2 11_chincari 86.168 11.9 35433.7 12_arque 238.749 23.1 97205.2 13_arque 546.245 74.1 229318.2 14_arque 154.732 16.1 51870.6 15_tokohalla 67.765 16.5 31324.2 16_pucamayu 145.185 18.3 56140.2 2_rocha 454.749 24 127605.2 3_rocha 608.582 146.3 277172.6 4_rocha 228.757 14.5 44620.9 5_caine 151.589 16.5 54363.8 6_caine 626.658 81.1 243008.7 7_carasa 178.883 16.6 69052.6 8_caine 261.53 41.6 112028.1 9_caine 299.648 26.7 115768.1 J1 969.961 90.4 272003.9 J10 (Tokohalla) 4187.359 529.2 1624843.4 J11 (chincari) 4535.057 578.3 1772001.8 J3 515.212 67.2 144723.4 J4 (rocha) 1902.041 302.2 715900.8 J5 778.247 97.5 297372.5 J6 (carasa) 2380.572 341.8 898345.7 J7 (arque) 4042.174 520.8 1571250.6 J8 1115.357 157 449259.5 J9 960.625 142.9 398421.4 Salida (caine) 4602.822 590.4 1803269.4 T1 515.212 66.5 144398.6 T2 515.212 66.6 142883.3 T3 778.247 96.7 295845 T3A 1902.041 298.6 713525.1 T4 2380.572 341.4 895603.2 T4A 4042.174 512.6 1568703.2 T4B 4187.359 528.8 1624540 T5 960.625 140.9 397388.9 T5A 1115.357 156.4 446329.2 T6 4535.057 578.1 1771945.2 El cuadro 2, muestra los diferentes caudales generados a la salida de cada subcuenca bajo los siguientes caudales picos: Rio Rocha 302 m3/seg, Rio Arque 520 m3/seg, Rio Carasa 341 m3/seg, rio Chincari 578 m3/seg y rio Toko halla 592 m3/seg (prácticamente a la salida de la cuenca). El modelamiento hidrológico para la producción hídrica en el año normal, alcanza un caudal pico máximo de 464 m3/seg, llegando a un volumen de flujo total igual a 2469.1 millones de m3 (Mm3). El hidrograma muestra que la producción hídrica en el año normal alcanza el caudal máximo en el mes de diciembre. Asimismo los caudales generados en el punto de la salida de la cuenca inician en el mes de septiembre, finalizando en mayo, los caudales mínimos en el periodo seco son inferiores a los 100 m3/seg. Los resultados de caudales picos generados en las subcuencas y tránsitos de la cuenca se detallan en el siguiente cuadro: Cuadro 2. Resultados generados en el año normal por subcuencas y tránsitos

Area Elemento Caudal Pico Drenaje Volumen (m3) Hidrológico (m3/seg) (Km2) 1_rocha 286.455 31 114057.1 10_arque 721.876 167.6 394499.1 11_chincari 86.168 12.1 40092.9 12_arque 238.749 28.1 129297.6 13_arque 546.245 80.4 349949.2 14_arque 154.732 20.9 70562.3 15_tokohalla 67.765 16 46441.5 16_pucamayu 145.185 8.8 44924.3 2_rocha 454.749 20.5 113531.5 3_rocha 608.582 133.5 418302.2 4_rocha 228.757 22.6 105897.9

8 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

5_caine 151.589 17.3 72657.3 6_caine 626.658 101.2 322329.8 7_carasa 178.883 17.1 70952.2 8_caine 261.53 43.7 170222.3 9_caine 299.648 26.1 118964.9 J1 969.961 64.4 333486.4 J10 (Tokohalla) 4187.359 428.2 2212393.8 J11 (Chincari) 4535.057 457.6 2422709 J3 515.212 50.3 219954.9 J4 (rocha) 1902.041 256.7 1033244.2 J5 778.247 118.4 394987.1 J6 (Carasa) 2380.572 275 1223161.3 J7 (Arque) 4042.174 429.4 2167469.5 J8 1115.357 210.8 594359 J9 960.625 195.7 523796.8 salida (caine) 4602.822 464.5 2469150.5 T1 515.212 47.8 219954.9 T2 515.212 47.8 219954.9 T3 778.247 109.4 394987.1 T3A 1902.041 249.9 1033244.2 T4 2380.572 271.7 1223161.3 T4A 4042.174 423 2167469.5 T4B 4187.359 415.7 2212393.8 T5 960.625 189.9 523796.8 T5A 1115.357 209.4 594359 T6 4535.057 455.5 2422709 La tabla muestra los diferentes caudales generados a la salida de cada subcuenca bajo los siguientes caudales picos: Rio Rocha 256 m3/seg, Rio Arque 429 m3/seg, Rio Carasa 275 m3/seg, rio Chincari 457 m3/seg y rio Toko halla 428 m3/seg (prácticamente a la salida de la cuenca). El modelamiento hidrológico para la producción hídrica en el año lluvioso alcanza un caudal pico máximo de 623.9 m3/seg, llegando a un volumen de flujo total igual a 4114.65 Millones de m3 (Mm3). El hidrograma muestra que la producción hídrica en el año lluvioso alcanza el caudal máximo en el mes de Noviembre. Asimismo los caudales generados en el punto de la salida de la cuenca inician en el mes de septiembre, finalizando en mayo, los caudales mínimos en el periodo seco son inferiores a los 80 m3/seg. Los resultados de caudales picos generados en las subcuencas y tránsitos de la cuenca se detallan en el siguiente cuadro: Cuadro 3. Resultados generados en el año Lluvioso por subcuencas y tránsitos

Area Elemento Caudal Pico Drenaje Volumen (m3) Hidrológico (m3/seg) (Km2) 1_rocha 286.455 39.1 184304.3 10_arque 721.876 200.3 761008.7 11_chincari 86.168 19.9 120918.6 12_arque 238.749 38.5 250772.2 13_arque 546.245 77.9 536294.8 14_arque 154.732 27 145242 15_tokohalla 67.765 14.2 70924.3 16_pucamayu 145.185 21.7 101482.9 2_rocha 454.749 43 206532.2 3_rocha 608.582 66.1 340654.4 4_rocha 228.757 19 113876.5 5_caine 151.589 23.5 137332.5 6_caine 626.658 119.4 597648.3 7_carasa 178.883 28.8 184260.7 8_caine 261.53 41.1 261372.1 9_caine 299.648 45.6 308746.3 J1 969.961 61.1 504710.5 J10 (Tokohalla) 4187.359 577.2 3661470.2 J11 (Chincari) 4535.057 616.6 4043738.2 J3 515.212 51.4 298180.8 J4 (Rocha) 1902.041 209 1373795.8 J5 778.247 142.8 734980.8 J6 (Carasa) 2380.572 265.1 1866795.1 J7 (Arque) 4042.174 581 3560078 J8 1115.357 256.6 1157021 J9 960.625 235.9 1011780.9 salida (Caine) 4602.822 623.9 4114658.1 T1 515.212 50.7 298178.3 T2 515.212 50.8 298160.7 T3 778.247 134.1 734980.7 T3A 1902.041 205.2 1373788.1 T4 2380.572 264.6 1866768.9 T4A 4042.174 562.7 3559987.3 T4B 4187.359 572.1 3661447.4 T5 960.625 229.6 1011779 T5A 1115.357 255.1 1157014.3 T6 4535.057 615.5 4043733.8

9 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

La tabla muestra los diferentes caudales generados a la salida de cada subcuenca bajo los siguientes caudales picos: Rio Rocha 209 m3/seg, Rio Arque 581 m3/seg, Rio Carasa 265 m3/seg, rio Chincari 616 m3/seg y rio Toko halla 577 m3/seg (prácticamente a la salida de la cuenca).

4.3 Producción de Sedimentos

4.3.1 Perdida de suelo promedio (T/ha/Año)

La pérdida de suelo promedio en T/ha/Año, determinada de acuerdo a la ecuación de Universal de Pérdida de Suelos indicada en la Figura 16, muestra un valor máximo de 1945 T/ha/Año en una mínima superficie de la cuenca, constituida principalmente por áreas altamente degradadas.

Los mapas resultantes de los factores erosividad, erodabilidad, longitud de pendiente, inclinación de pendiente y cobertura manejo se visualizan a detalle en la parte de anexos.

4.3.2 Tasas de Erosión

La clasificación de la pérdida de suelo, según Montenegro y Malagón, 1990, citado por Auza (2007), resulta en la cuenca, que aproximadamente el 66% de la pérdida de suelo es de alto a muy alto, debido a que superan las 50 T/ha/Año mostradas en las figuras 17 y 18, los restantes 34% se encuentran entre los rangos de erosión de moderada a mula.

50% 47% % Ar e a 45%

40%

35% 29% 30%

25%

20% 14% 15% 9% 10%

5%

0% <10 10-50 50-200 >200 Pérdidad de suelo (T/ha/Año)

Figura 6. Porcentaje de área según rango de clasificación de Pérdida de suelo

En la figura 6, se observa que la cuenca está sometida a una pérdida de suelo elevada, sólo el 14% representa una tasa de erosión nula.

10 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

Figura 7. Pérdida de suelo en la cuenca (T/ha/Año)

Figura 8. Tasas de erosión en la cuenca (T/ha/Año)

11 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

4.3.3 Producción media anual de sedimento por erosión superficial (m3/Año)

Los resultados obtenidos en la producción de sedimento, observados en la figura 19, muestran una producción mínima de 0.72 m3/Año y una máxima de 70.55 m3/Año ubicadas principalmente en las áreas en la región oeste y región sud de la cuenca.

4.3.4 Descarga media anual de sedimento por erosión superficial (m3/año)

La descarga media anual de sedimento estimada para la cuenca del río Caine, muestra una mínima de 0.02 m3/Año y una máxima descarga de 12.59 m3/Año, localizada principalmente en el área circundante al río Caine.

Figura 9. Producción media anual de sedimentos

12 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

Figura 10. Descarga media anual del material erosionado

5. Conclusiones • La producción hídrica para los periodos del año seco, normal y húmedo difieren significativamente, el volumen total generado por la cuenca en el punto de salida siendo estos igual a 1803.3 (Mm3/Año), 2469.1 (Mm3/Año) y 4114.6 (Mm3/Año) para los años seco, normal y lluvioso respectivamente. • Los caudales picos máximos generados de 590 m3/seg. para el año seco, 464 m3/seg. año normal y 623 m3/seg. año lluvioso no tienen una relación estrecha con la producción hídrica, debido a que en el año seco el caudal pico máximo es mayor en el año seco respecto al año normal. • El caudal pico máximo generado entre los puntos de unión entre las subcuencas corresponde a la salida de la subcuenca del río Chincari en el punto de unión con el río Caine, llegando a un total de 616.6 m3/seg. en el año lluvioso. • La perdida de suelo promedio genera do en la cuenca asciende hasta 1945 Ton/ha/Año en las áreas degradadas. Por consiguiente una gran parte de la erosión representada por el 66% es fuerte muy fuerte, por lo tanto la cuenca está sometida a un fuerte proceso erosivo que puede atribuirse a la característica geomorfológica y cobertura vegetal constituida principalmente por serranías empinadas y herbazales ralos. • La producción anual de sedimento por erosión superficial mayor a 60 m3/Año está localizada en su mayor parte en la en las áreas circundantes al rió Caine, principalmente en áreas donde la agricultura es intensiva y en áreas degradadas. • La Descarga media anual de sedimento por erosión superficial en las áreas circundantes al lecho principal del río caine llega a un máximo de 1.28 m3/Año, concentrada en su mayor parte en la región de la salida de la cuenca.

13 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

6. Recomendaciones • Sobre la base de los resultados obtenidos, en la producción hídrica para la cuenca del río Caine, será conveniente realizar estudios específicos en las subcuencas, debido a la importancia de la cuenca y a la superficie extensa de la misma. • La cuenca está sometida a un elevado proceso erosivo, para su mitigación se recomienda realizar estudios mas detallados en las áreas de mayor tasa de erosión, para la realización de propuestas de control erosivo. • En la descarga de sedimentos, se recomienda desarrollar futuras investigaciones detalladas y específicas en las áreas de mayor producción de sedimentos, para la implementación de medidas de control.

BIBLIOGRAFÍA Auza Mauricio. 1999. Estimación de tasas de erosión en la cuenca del Valle Alto mediante la ecuación Universal de Pérdida de suelo y SIG. Tesis de Maestría Profesional en Levantamiento de Recursos Hídricos, Manejo y Conservación de Cuencas. CLAS-UMSS-ITC. Cochabamba, Bolivia. Auza Mauricio. 2007. Apuntes del Modulo: Análisis Digital del Terreno. Maestría en Evaluación de Recursos Hídricos. CLAS – UMSS – ITC. Cochabamba, Bolivia. Auza Mauricio. 2007. Apuntes del Modulo: Análisis Espacial y Modelamiento Hidrológico Maestría en Evaluación de Recursos Hídricos. CLAS – UMSS – ITC. Cochabamba, Bolivia. Auza Mauricio. 2007. Apuntes del Modulo: Manejo Integrado de Cuencas. CLAS – UMSS – ITC. Cochabamba, Bolivia. Antezana Julio C. 2001. Calibración de los factores de erosión utilizando la ecuación universal de pérdida de suelos revisado “RUSLE” en sistemas de producción agrícola de la cuenca Taquiña. Tesis de Maestría profesional en Levantamiento de Recursos Hídricos, CLAS. Cochabamba, Bolivia. COREBE. Comisión regional del Rió Bermejo. 2002. Programa de Manejo Integrado de la cuenca del río Iruya. Argentina. www.corebe.org.ar/OTROS%20PROYECTOS/PARTE%20VI%20seg.pdf Erick Sossa.2007, Diseño Final Proyecto Construcción Puente Vehicular “Arampampa – Tarata”. International Multidiplinary Consulting SRL. Cochabamba -Bolivia Figueroa Marcelo. 2005. Curso en Manejo Ambiental del Recurso Agua Universidad de Talca.- Estándares de Ingeniería Para Aguas y Suelos. Talca, Chile. http://eias.utalca.cl/jovenes/dctos/caudal.doc. Herbas C. Carlos. 1987. Climatología de la cuenca Andina y Amazónica del Río Grande. PHICAB – IHH. Santa Cruz, Bolivia. Pp. 11-237. Perez Saul. 2000. Estimacion De La Tasa De Transporte De Sedimento Para La Cuenca Misicuni. Tesis de Maestría Profesional en Evaluación de Recursos Hídricos. CLAS – UMSS – ITC. Cochabamba, Bolivia. Vanoni A. Vito. 1977. Analizas de los Datos de Sedimentos en la cuenca del Río Grande. Proyecto Río Grande Rositas. La Paz, Bolivia. Pp. 1-110 Roman Pedro. 2005. Pérdida de suelo por erosion hídrica en el departamento de Oruro a través de modelos espaciales. Tesis de Maestría Profesional en Levantamiento de Recursos Hídricos, Manejo Integral de Cuencas. CLAS – UMSS – ITC. Cochabamba, Bolivia. Sánchez Javier. 2004. Ciclo Hidrológico. Departamento de Geología – Universidad de Salamanca. España. http:/web.usal.es.javisan/hidro. Schulze.R.E. 2002. IHE Lectura Notes. Hydrological Modelling. Concepts and Practice. Traducio por Auza Mauricio (2007). Modelamiento hidrológico. Modelos y sistemas hidrológicos. US Army Corps of Enginireers. 2003. Recursos de Agua Superficial – Bolivia. www.sam.usace.army.mil/en/wra/Bolivia/bolivia_sw_31jan05_v2.pdf

14 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

ANEXOS

15 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine

16 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios