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. 1 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine • 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. 2 Elaborado por: Marlene Quintanilla Palacios Producción Hídrica y de Sedimentos en la Cuenca del Río Caine 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 % 2 (Km ) 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.