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Modulo III: Herramientas en la Evaluación y Manejo de Cuencas Hidrográficas SIG y Modelaje
Herramientas en la Evaluación y Manejo de CuencasHidrográficas - SIG y Modelaje
Por: Ing. Ney Ríos M. ScMail: [email protected]
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¿Porque un cambio de uso de suelo hacia la ganadería implica
un impacto a nivel de paisaje?
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PASAMOS DE
A ESTOESTO
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Deforestación.Incendios Forestales.
Inadecuadas prácticas
agrícolas.Erosión de suelos
Deslizamientos en épocas
lluviosas.Pérdida de biodiversidad.
Problemática en las zonas altas y medias de
las Cuencas
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ESTA INTERACCIÒN ESTA ALTERADA COMO RESULTADODE LA FALTA DE UNA GESTION INTEGRAL DE LOSRECURSOS HIDRICOS (GIRH), LA CUAL CONTEMPLA LARELACIÓN NATURAL Y ANTROPOGENICA (CON SUSRESPECTIVAS DIMENSIONES) ALREDEDOR DELRECURSO HIDRICO.
NOS REFERIMOS AL CICLO HIDROSOCIAL
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El ciclo hidrosocial
El movimiento del agua dentro del ciclo hidrológico secaracteriza por su irregularidad tanto en el espacio como en eltiempo. GEI
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Social Legal
Tecnológico
Productivo
Económico
Político
Institucional
Cultural
Manglares, Arrecifes
Pastos marinos
Físico
Biológico
El sistema cuenca hidrográfica y sus susbsistemas
I NT
ER
AC
C I
ON
E SINTERACCIONES
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DeforestaciónIncendios
ErosiónAbatimiento Acuíferos
Contaminación
Deslizamientos
Inundaciones
LAS DIVERSAS DINAMICAS QUE SE PRESENTAN JUSTIFICA QUE LA
UNIDAD DE ANÁLISIS Y ACTUACIÓN SEA LA CUENCA
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Consideraciones
básicas para elmonitoreo yevaluación
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SOCIOECONÓMICOS BIOFISICOS
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Métodos tradicionales
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Métodos participativos
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Aspectos a considerar para realizar el
monitorio/evaluación del recurso hídricoen cuencas?
• Que Evaluar/Monitorear – Cantidad – Calidad – Estado/ conservación del recurso – Continuidad – Uso eficiente – Huella Hídrica
• La escala a usar – Paisaje – Unidad productiva (finca)
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• Cantidad: Se refiere a la necesidad de
que las personas y actividadesagropecuarias tengan acceso a unadotación de agua suficiente parasatisfacer sus necesidades básicas.
• Calidad: En términos simples, con laspalabras calidad del agua nos referimos a
que el agua se encuentre en condicionesdeseables para su uso (ecosistemas,agricultura, consumo humano, industria,turismo, etc.)
• Continuidad: Acceso al agua en forma
continua y permanente
• Uso eficiente: incluye cualquier medidaque reduzca la cantidad de agua que seutiliza por unidad de cualquier actividad,y que favorezca el mantenimiento omejoramiento de la calidad de agua
CONCEPTOS BÁSICOS
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¿ A que Escala?Escala de Paisaje Escala Finca
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METODOLOGIAS
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Metodologías – Cantidad de agua
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ESCALA DE PAISAJE
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ASPECTOS BIOFISICOS Ubicación
REGIONCuenca
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RELIEVE
Gradientes y pendientes
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Presencia Zonas de recarga hídrica
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Presencia de cuerpos de agua
RIOS
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Bosques riparios
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Permite Identificar zonas Vulnerables/ prioritarias
CONOCIMENTO DE ESCENARIOS
Climáticos y de cambio de uso de la tierra
A esta escala ma ormente se
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A esta escala mayormente se
usan modelos matemáticos (SIG)
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ESCALA FINCA
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Métodos a nivel de finca/parcela
Infiltración
Precipitacióny
evaporación Transpiración
10 cm
10 m 5 m
5 cm2”
escorrentía
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1. Escorrentía Superficial: Parcelas de escorrentía ( 5 x 10 m)
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Figura : Parcela de escorrentía: diseño y dimensiones
10 cm
10 m
5 cm
Pluviómetro
2”
Diseño de las parcelas de escorrentía
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Ubicación de parcelas de escorrentía
Uso de Suelo
Pluviómetros
Parcelas de escorrentía
Sistema de Colección ydrenaje
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2. Erosión: Parcelas de Escorrentía/ Erosión
Toma de muestra deagua de escorrentía(200ml) en cada sistemaevaluado.
Secado en horno.
Pesado de muestra.
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2. Infiltración1. Método de anillos concéntricos (inundación)
Ubicación
S1 S2 S3 S4
Anillos concéntricos
Cilindro protector
Cilindro de lectura
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Metodologías - calidad del agua
N d l i i
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No todos los usuarios requierenla misma calidad de agua
MAYOR CALIDAD DE AGUA
MENOR CALIDAD DE AGUA
INDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA
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INDICADORES DE LA CALIDAD DEL AGUA
1.- Indicadores físico-químicos de calidad del agua (muestrapuntual)
2 I di d Bi ló i d lid d d l
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2.- Indicadores Biológicos de calidad del agua(muestra de cuerpo de agua)
Un bioindicador es un organismo vivo que puede ser desde un microbio, uninsecto o un pez, hasta una planta o alga, que nos permite cuantificar ycalificar el nivel y evolución de la contaminación presente en un sistemaacuático determinando en virtud de su sensibilidad diferencial a diversassubstancias tóxicas.
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Macroinvertebrados
Insectos acuáticos, moluscos y crustáceos Se ven a simple vista y son fáciles de identificar Son relativamente inmóviles Son afectados por factores físicos, químicos y
biológicos incluyendo la contaminación a corto y largoplazo
Son afectados por eventos causados por el hombre yla naturaleza
Sistemas saludables tienen mayor diversidad de
macroinvertebrados
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Ejemplo: Monitoreo calidad del agua a nivel de
Paisaje
• Tramo 50m• Características de la
quebrada• Red tipo “D”, 5 minutos
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P. Perlidae
Viven en aguaslimpias
O. Libellulidae
Viven en aguas con pocacontaminación.
D. Chironomidae
Viven en aguas contaminadas
ORGANISMOS INDICADORES DE CALIDAD DE
AGUA
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P. Perlidae:10 puntos
O. Libellulidae.
6 puntos
Índice BMWP((Biological Monitoring Working Party)
La puntuación se asigna en función del grado desensibilidad a la contaminación. Valores (1 – 10)
D. Chironomidae.
2 puntos
NIVEL DE CALIDAD DEL AGUA BMWP Color
De calidad excelente >120 Azul
De calidad buena, no contaminadas 101-120 Azul
De calidad regular, contaminación moderada 61-100 Verde
De calidad mala, contaminadas 36-60 Amarillo
De calidad mala, muy contaminadas 16-35 Naranja
De calidad muy mala extremadamente
contaminadas
<15 Rojo
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Metodologías - Uso eficiente del
Agua
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Herramientas: Percepción remota, Modelado
Numérico. (SIG)
Usos de suelo Cuerpos de agua
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Sistemas de Información Geográfica
Qué son?
Donde estamos y hacia donde vamos?
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Qué es un SIg?
Integración de los Datos Espaciales y Descriptivos
Nombre Dirección Ciudad Calle Zip
SIges la
Datos Espaciales
g
Datos Descriptivos
SI
EL MUNDO PUEDE SER
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REDES
VIAS
BARRIOS
LOTES
SUELOS
AREAS DEACTIVIDAD
HIDROLOGIA
TOPOGRAFIA
EL MUNDO PUEDE SERREPRESENTADO COMO UN CONJUNTO
DE ESTRATOS
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USO DEL SUELO POLIGONO
CAPAS
LAGOS POLIGONO
EST. MET PUNTO
RIOS LINEA
ACCESIONES PUNTO
CURVAS NIVEL LINEA
ESTRATOSGEOGRAFICOS
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Tres Enfoques de los SIG
• Enfoque Cartográfico• SIG es un sistema para procesamiento y despliegue de
mapas• La salida de los mapas es generalmente otro mapa
• Enfoque de Base de Datos• Se busca que exista un sistema de manejo de datos comoparte integral del SIG
• Se utiliza en aplicaciones que requieren de búsquedasfrecuentes de datos (consultas)
• Enfoque de Análisis Espacial• Se enfatiza sobre la importancia del análisis espacial y lamodelación
• Es lo que realmente hace diferente a los SIG de otrossistemas ya existentes
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Contribución de otrasdisciplinas al SIG
• Geografía – Provee las técnicas para conducir análisis espacial.
• Cartografía – Provee la fuente principal de datos de entrada a los SIG.
• Percepción Remota – Provee las técnicas para la adquisición y proceso de datos a nivel
global a bajo costo.• Topografía y Fotogrametría
– Proveen datos de alta calidad acerca de la posición de elementoscatastrales y del relieve
• Ciencias de la Informática – Diseño Asistido por Computadora (CAD)
– Sistemas de Administración de Bases de Datos (DBMS) – Inteligencia Artificial (AI)• Matemática y Estadística
– Construcción de modelos y análisis de datos espaciales – Cuantificación y entendimiento de problemas de error e
incertidumbre de los datos
P é i
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¿Por qué necesitamos unSIG?
• Se evita la redundancia de datos
• Se puede ingresar datos de fuentes múltiplese integrarse vertical u horizontalmente
• Se mantiene la consistencia de la base dedatos
• Se actualizan fácilmente los datos
• Se cuenta con un almacenamiento flexible yde recuperación de datos rápida
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SIG : principales funcionalidades
• Análisis espacial, estadística y clasificaciones, geo-estadística• Teledetección aérea y espacial
• Geo-referenciación, gestión y tratamiento de imágenes
• Simulación y modelos
• Modelos numéricos de terreno (MNT), geomorfología, hidrología,
escurrimiento
• Edición cartográfica, cartografía automatizada, cartografía estadística
• Internet y consulta a distancia
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SIG : principales funcionalidades
Ejemplos : el uso de la teledetección para crear o actualizar datos
geográficos
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SIG : principales funcionalidades• Una ventaja principal : un SIG permite poner en relación
objetos que pertenecen a distintas colecciones de objetosgeográficos a través de su ubicación.
• Permite elaborar hipótesis en cuanto a la distribuciónespacial de los fenómenos “porqué esto acontece aquí yno en otro lugar?”
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CAPTURA DE INFORMACIÓN
MESA DIGITALIZADORA IMÁGENES G P S
SCANNER ESTACION TOTAL
Trimble
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CAPTURA DE DATOS
RECOLECCION UTILIZANDO GPS
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CAPTURA DE DATOSINVENTARIO DE ARBOLES
RECOLECCION UTILIZANDO GPS
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Modelos de Datos EspacialesFundamentales
PUNTOS LINEASAREAS
(POLIGONOS SUPERFICIES
FORMATO
•Un par decoordenadas
EJEMPLOSPostes de luzPozosNodos
FORMATO
•Varios paresdecoordenadas•Longitud sin
área
EJEMPLOSVíasRíos
FORMATO
Varios paresdecoordenadas
EJEMPLOSPrediosLagosSuelos
FORMATO
•Areas concoordenadas zContiene área,longitud y
elevación
EJEMPLOSPendientesperfiles
+ ++
+
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DATOS DESCRIPTIVOS
FORMAS Y
LISTADOS INFORMES ANOTACIONESFORMATO•InformaciónTextual y gráfica
EJEMPLOS
DescripcioneslegalesServidumbres
FORMATO•InformaciónTextual•Símbolos
EJEMPLOSCartografía oesquemas deIngeniería
BOSQUE
LAGO
VIA
FORMATOPalabrasNúmeros
EJEMPLOSPermisosPatentes
V E C T O R
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V E C T O R
X COORDENADA
Y
C O O R D
E N A D A
EN EL FORMATO
VECTORIAL LOS
PUNTOS ESTAN
REPRESENTADOS PORUN PAR DECOORDENADAS
CARTESIANAS (X,Y),LAS LINEAS POR UNA
SERIE DE
COORDENADAS, Y LOS
POLIGONOS POR UNA
SERIE DE
COORDENADAS CON
UN ORIGEN Y DESTINO
COMUN
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F I L A S
A
B
C
B B B B B B B
A A A A B C CA A A A A C
C
A A A A A A C
B
AAA
B
CC
C
REPRESENTA UNPUNTO, UNA LINEA,O UN AREA COMOUNA O VARIASCELDAS DENTRODE UNA MATRIZ. ELTAMAÑO DE CADACELDA DETERMINAEL GRADO DERESOLUCION DELOS DATOS
R A S T E R
COLUMNAS
COMPONENTES DE UN SIG
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COMPONENTES DE UN SIG
PROYECTOS
DATOS MODULOS DE PROGRAMAS EQUIPO PERSONAL ORGANIZACION
APLICACIONES IMPLEMENTACION DE UN SIG
GPS
AUTOCAD (.DWG)
MESA DIGITALIZADORA PLOTTER
IMPRESORA
MODELACION Y ANALISIS ESPACIAL
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MODELACION Y ANALISIS ESPACIAL
•Caracterización biofísica
•Prospección fitogenética
MODELACION Y ANALISIS ESPACIAL
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MODELACION Y ANALISIS ESPACIAL
•Modelos de Elevación Digital
•Pendientes
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Visualización
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Pasos en elaboración de modelos
OBJETIVOS
VARIABLES
ESTRUCTURAR MODELO
VALIDAR MODELO
DOCUMENTAR
MODELO
DIVULGAR
Se ecci n e varia es
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V1 V2 v3
Erosión Producción Población
SUBCUENCA 1 SUBCUENCA 2 SUBCUENCA 3
CUENCA
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Herramientas de diagnóstico
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Herramientas de diagnóstico
Diagnóstico Percepción/estado -Spider
Diagnóstico Rápido del Manejo de
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Diagnóstico Rápido del Manejo de
cuencas
• Está basada en un diagnóstico rápido de elementos, tanto
biofísicos como sociales y económicos que se puede observar
o evaluar fácilmente en la microcuenca.
• Su propósito principal es obtener la información necesaria
para tener una valoración preliminar si la cuenca está mal
manejada y qué indicadores son los más críticos.
• Para ello se utiliza una escala de cinco índices posibles de
valoración para cada indicador utilizado. Esta escala tiene la
correspondencia que se muestra en el cuadro 1
Cuadro 1. Caracterización e índices de valoración de los
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indicadores para la metodología rápida de estimar el manejo de
la microcuenca
Caracterización del indicador Índice de valoración
Muy alto (MA) 4
Alto (A) 3
Medio (M) 2
Bajo (B) 1
Muy bajo o nulo (MB) 0
Procedimiento
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Procedimiento
a. Se anota en el cuadro 3 el índice de valoración asignado a cada indicador
luego de recorrer la microcuenca.
b. Se suman los índices de valoración correspondientes de todos los
indicadores considerados (columnas del cuadro 3).
c. La sumatoria total obtenida se divide entre la valoración máxima posible
(No. de indicadores por el valor máximo de cada indicador, en este caso
23x4=92) y se multiplica por cien para obtener el valor de manejo de la
microcuenca.
d. Luego este porcentaje de manejo se compara con la escala de valoración
del manejo, según se muestra en el cuadro 2, para obtener la estimación
del nivel de manejo de la microcuenca.
e. En caso de que hayan varias personas que hacen la valoración, se integra
y promedia la información de todos ellos
C d 2 E l d l ió á id d l j d
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Cuadro 2. Escala de valoración rápida del manejo de una
microcuenca
Porcentaje promedio de manejo Valoración del manejo de lamicrocuenca
0.0 – 19.9 Muy bien manejada
20.0 – 39.9 Bien manejada
40.0 – 59.9 Regularmente manejada
60.0 – 79.9 Mal manejada
80.0 – 100 Muy mal manejada
Indicadores de manejo de la cuenca Valoración del indicador de manejo
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MA (4) A (3) M (2) B (1) MB (0)1. Turbiedad y coloración anormal del agua en el cauce principal o tributarios.
41. Poca profundidad del cause por sedimentación y obstrucción.
31. Presencia de basura y otros desechos en el río o sus orillas.
31. Evidencia aparente de contaminación (agua sucia, olores desagradables,
arrastre de contaminantes). 3
1. Desaparición de bosques de galería. 21. Evidencia de quemas. 11. Áreas desprovistas o con muy poca vegetación (desertización).
21. Evidencia de deforestación en laderas (tocones, tacotales).
21. Desaparición del bosque primario. 41. Evidencias de escasez de leña, madera. 31. Evidencia de erosión del suelo. 31. Evidencia de cárcavas sin control. 01. Evidencia de agricultura con prácticas inadecuadas o sin obras de manejo y
conservación de suelos y aguas. 2
1. Evidencia de deslizamientos. 11. Evidencias de sobrepastoreo (gradillas en las laderas, poca cobertura de
pastos).
1. Evidencia de viviendas en sitios vulnerables (laderas deslizantes, ribera del río,etc.). 4
1. Evidencia de vías de comunicación inadecuadas (pocas, o en mal estado).2
1. Ausencia o inadecuados servicios públicos (recolección de basura, red deaguas negras y pluviales, limpieza de calles).
1. Ausencia o def ic iencia de centros de enseñanza y de salud.1
1. Ausencia, def ic iencia del servicio deagua potable.1
1. Ausencia o poca existencia de grupos comunales organizados.0
1. Ausencia o poca presencia institucional y de proyectos en la microcuenca.3
1. Evidencia de pobreza-miseria. 1Total por columna 12 18 10 5 0Sumatoria total (de las cinco columnas) 45