Análisis De Los Cambios De Uso De Suelo Y Su Respuesta Hidrológica De Los Años 2000 a 2020 En La Cuenca De Los Ríos Quebrada Seca Y Bermúdez
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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA AGRÍCOLA ANÁLISIS DE LOS CAMBIOS DE USO DE SUELO Y SU RESPUESTA HIDROLÓGICA DE LOS AÑOS 2000 A 2020 EN LA CUENCA DE LOS RÍOS QUEBRADA SECA Y BERMÚDEZ. PROYECTO FINAL DE GRADUACIÓN PARA OPTAR POR EL GRADO DE LICENCIATURA EN INGENIERÍA AGRÍCOLA MATÍAS ADRIÁN CHAVES HERRERA CIUDAD UNIVERSITARIA RODRIGO FACIO SAN JOSÉ, COSTA RICA 2014 i Esta tesis fue presentada el 2014 como requisito fundamental para optar por el Grado Licenciatura en Ingeniería Agrícola. Fue aprobada por el Tribunal Examinador constituido por las siguientes personas: _____________________________ Ph.D. Georges Govaere Vicarioli Ing. Presidente del Tribunal __________________________ Ing. Dra. Alejandra Rojas Gonzáles Directora de la tesis _______________________________ Ing. M. Sc. José Francisco Aguilar Pereira Asesor ____________________________ Ing. M. Sc. José Pablo Rojas J Asesor ____________________________ Ing. M. Sc. Rafael Oreamuno Vega Miembro Lector ____________________________ Matías Adrián Chaves Herrera Sustentante ii Fecha 26/04/2014 El suscrito, Matías Adrián Chaves Herrera, cédula 1-1265-615, estudiante de la carrera de Ingeniería Agrícola de la Universidad de Costa Rica, con número de carné A51600, manifiesta que es autor del proyecto final de graduación Análisis de los cambios de uso de suelo y su respuesta hidrológica de los años 2000 a 2020 de la cuenca de los ríos Quebrada Seca y Bermúdez, bajo la dirección de Dra. Alejandra Rojas González, quien en consecuencia tiene derechos compartidos sobre los sobre los resultados de estas investigación. Asimismo, hago traspaso de los derechos de utilización del presente trabajo a la Universidad de Costa Rica, para fines académicos, docencia, investigación, acción social y divulgación. Nota: de acuerdo con la Ley de Derechos de Autor y Derechos Conexos N °6683, Artículo 7 (versión actualizada el 02 de Julio de 2001); “no podrá suprimirse el nombre del autor en las publicaciones o reproducciones, ni hacer en ellas interpolaciones, sin una conveniente distinción entre el texto original y las modificaciones o adiciones editoriales”. Además, por lo que es obligatorio citar la fuente de origen cuando se utilice la información contenida en esta obra. iii Dedicatoria A Dios poderoso que siempre está a mi lado, ayudándome en situaciones que claramente se notaba su presencia y su guía. A mi familia por siempre apoyarme y darme alientos, en todos los momentos de mi carrera universitaria. A mi padre por estar orgulloso de mí y por sus palabras de sabiduría. A mi madre por ayudarme siempre. A mis hermanas, Karla por sus consejos, Jessica por las buenas charlas y a Erika por los divertidos momentos. iv Agradecimientos A la Dra. Alejandra Rojas González directora del proyecto por la valiosa ayuda para realizar un trabajo de calidad y aclarándome todas las dudas que surgían en el proyecto. Al Ing. José Francisco Aguilar Pereira, por guiarme como gran mentor, tanto en la escogencia del tema, como en tantas veces que me brindo su ayuda en la carrera, colaborando en mi formación como profesional. A Ing. José Pablo Rojas asesor del proyecto de graduación por las sugerencias y consejos que brindo a lo largo de la investigación. A Ing. Hermis Murillo Zúñiga, de la unidad de bienes y muebles de la municipalidad de Belén por ser enlace en la municipalidad para el inicio del proyecto. A Hazel Mora de la Federación de las municipalidades de Heredia por brindarme información actualizada de todo lo que ha sucedido en la cuenca de estudio. A Dulce Jiménez Espinoza, Esteban Ávila Fuentes y Óscar Hernández Ramírez, de la municipalidad de Belén por brindarme el espacio de reunión y colaboración de información para la tesis. A Ing. Róger Araya Guerrero, de la municipalidad de Heredia por brindarme información valiosa para realización la investigación. A las personas encargadas de la municipalidad de San Rafael, Barva, San Joaquín de Flores por brindarme un espacio para conocer las necesidades de la zona. Al Instituto Meteorológico Nacional de Costa Rica por suministrar información pluviométrica de las estaciones del aeropuerto Juan Santamaría, Santa Bárbara y San José. Indispensables para la realización de los modelos hidrológicos. v Índice Índice ............................................................................................................................... vi Índice de Figuras. ............................................................................................................ ix Índice de Tablas ............................................................................................................... x Resumen ........................................................................................................................ xii Capítulo 1. Introducción ...................................................................................................... 1 1.1 Antecedentes .............................................................................................................. 3 1.2 Justificación. ............................................................................................................... 4 1.3 Objetivo general ......................................................................................................... 5 1.4 Objetivos específicos: ........................................................................................... 5 Capítulo 2. Marco teórico .................................................................................................... 6 2.1 Sistemas de información geográfica para análisis de cuencas ................................... 9 2.2 Clasificación de imágenes satelitales ....................................................................... 10 2.3 Modelación hidrológica ........................................................................................... 13 2.4 Investigaciones realizadas en la zona de estudio ..................................................... 14 2.5 Características generales del área de estudio ........................................................... 18 2.5.1 Descripción climática del área de estudio ......................................................... 19 Capítulo 3. Metodología .................................................................................................... 22 3.1 Visita a las Municipalidades .................................................................................... 22 3.2 Descripción del cambio de uso de suelo en Quebrada Seca .................................... 22 3.2.1 Clasificación de imágenes satelitales ................................................................ 23 3.3 Modelación hidrológica ........................................................................................... 24 3.3.1 Mapa de número de curva ................................................................................. 24 3.3.2 Periodos de retorno de la lluvia de diseño ......................................................... 28 3.3.3 Hietograma de diseño ........................................................................................ 28 3.3.4 Tiempo de concentración .................................................................................. 29 3.3.5 Tránsito de avenidas .......................................................................................... 29 3.3.6 Validación y generación de modelos ................................................................. 29 vi Capítulo 4. Investigación local .......................................................................................... 32 4.1 Referencias históricas de inundaciones en Quebrada Seca ...................................... 32 4.2 Entrevista a la Municipalidad de Belén ................................................................... 33 4.3 Entrevista a la Municipalidad de San Rafael ........................................................... 36 4.4 Entrevista a la Municipalidad de Heredia ................................................................ 37 4.5 Entrevista a Federación de Municipalidades de Heredia ......................................... 38 4.6 Entrevista CIEDES ................................................................................................... 39 4.7 Conclusiones de las entrevistas ................................................................................ 40 Capítulo 5. Cambios en el uso de suelo ............................................................................. 42 5.1 Análisis espacio temporal de los escenarios pasados ............................................... 54 5.1.1 Análisis año 2001 .............................................................................................. 54 5.1.2 Análisis año 2008 .............................................................................................. 58 5.1.3 Análisis del año 2012 ........................................................................................ 62 5.2 Escenarios futuros .................................................................................................... 66 5.2.1 Primer escenario ................................................................................................ 66 5.2.2 Segundo escenario ............................................................................................. 69 5.2.3 Conclusiones del análisis temporal a nivel de cuenca. ...................................... 72 Capítulo 6. Modelación hidrológica ................................................................................