Universidad Nacional Del Altiplano.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO ESCUELA DE POSTGRADO MAESTRIA EN CIENCIAS DE LA INGENIERIA DE RECURSOS

UNIVER SIDAD

HIDRICOS

PROYECTO DE TESIS

INFLUENCIA DE LOS FACTORES HIDROLOGICOS Y EDÁFICOS EN LA EROSIÓN DEL SUELOS AGRICOLAS EN LA CUENCA DE RIO COATA. PRESENTADO POR: GABY SONIA CRUZ PARI.

PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE: MAESTRO EN CIENCIAS DE LA INGENIERIA AGRICOLA. PUNO, PERÚ

2018

TITULO DEL PROYECTO

INFLUENCIA DE LOS FACTORES HIDROLOGICOS Y EDÁFICOS EN LA EROSIÓN DEL SUELOS AGRICOLAS EN LA CUENCA DE RIO COATA. AUTOR: Ejecutor: GABY SONIA CRUZ PARI.

RESUMEN: La presente investigación se ejecutará en la Cuenca Coata, ubicado en el departamento de Puno, provincias San Román y Puno, a su vez esta cuenca es parte del Sistema TDPS (Titicaca, Desaguadero, Poopó y Salares), pertenecientes a los países de Perú y Bolivia de la cuenca endorreica del Lago Titicaca. El modelamiento de la erosión permitirá pronosticar el impacto actual del manejo de uso de suelos. La metodología que se usara en la investigación será a través del uso y aplicación del modelo llamado SWAT (Soil Water Assesment Tool) y los Sistemas de Información Geográfica (SIG), para utilizar el modelo se realizaran trabajos de campo y gabinete donde se tendrán que recopilar información para generar mapas temáticos de diferentes capas de la cobertura terrestre de la cuenca: cobertura vegetal, suelos, pendiente en %, entre otros y también información meteorológica como precipitación, temperatura, humedad relativa medias mensuales. Después de realizar el modelamiento se tendrá diferentes resultados como sub-modelos de erosión de suelos a nivel temporal y espacial en toneladas métricas, con estos resultados se plantearan alternativas de solución conservación de suelos, ya que el área en estudio es una zona explotada en una forma tradicional ineficiente con un uso de los recursos naturales caracterizado por una fuerte presión sobre ellos, que provoca una degradación, especialmente de la cubierta vegetal, que se traduce en la erosión de los suelos. También se determinará la respuesta de esta cuenca a la aplicación de una cobertura según el uso potencial del suelo, que permitirá disminuir la producción de sedimentos, afectando lo menos posible la disponibilidad del agua. Palabras Claves: Cuenca Coata, Conservación de suelos, SWAT y Transporte de Sedimentos.

I.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la región del altiplano del Perú, uno de los problemas ocasionados por la erosión hídrica es la pérdida de suelo, nutrientes y agua. Esta emisión de nutrientes constituye un foco de contaminación difusa. La capacidad de los terrenos agrícolas y forestales como origen de la contaminación difusa dependerá también de otros factores tales como: topografía y climatología de la zona, características edáficas, uso y manejo del suelo principalmente. La erosión es un proceso natural y continuo que se produce de forma más intensa cuando la superficie se encuentra al descubierto, lo que supone que se encuentra más expuesto a los elementos. En los terrenos que no existen alteraciones, los suelos están protegidos por el manto vegetal. Por lo que cuando la lluvia cae sobre una superficie cubierta por hierba u hojas, parte de la humedad se evapora antes de que el agua llegue a introducirse en la tierra. Los árboles y la hierba hacen de cortavientos y el entramado de las raíces ayuda a mantener los suelos frente a la lluvia y el viento. Una de las principales causas de la degradación de los suelos es el ocasionado por la erosión, que consiste en la pérdida de suelo, ya sea por acción del viento en estaciones secas o por el arrastre de partículas sólidas del suelo por el agua de lluvia. Este problema se encuentra muy acentuado y afecta económicamente a la agricultura de alta montaña, por tener pendientes encima de los 60 %. Se estima que los suelos afectados por procesos erosivos en las diferentes cuencas de la zona endorreica del altiplano, especialmente en una cuenca tan importante como la Coata en el departamento de Puno, son superiores al 35% del área cultivada, lo cual causa una pérdida económica, que generalmente no es percibido por los agricultores. ONERN (1992). Para medir la erosión se han realizado intentos puntuales y localizados a través de pequeñas prácticas de medición y control del proceso erosivo, que no tienen impacto significativo en el ecosistema del altiplano. En principio, porque no se realiza una medición espacial y temporal de la erosión a nivel de cuenca. Este proceso ha sido estudiado ampliamente, más no su efecto sobre la conservación del suelo para mantener una productividad sostenible. Varios modelos y técnicas de medición directa han sido desarrollados en las últimas décadas para estimar la masa de sedimentos separada por el impacto de la gota de lluvia (pérdida de suelo por salpique y otros mecanismos), sin embargo, no se enlaza para determinar la

importancia de la erosión en el aspecto de conservación del suelo ni su grado de impacto en el medio ambiente. Para avanzar en la solución del problema es necesario caracterizar la cuenca y conocer las actividades antrópicas (uso de la tierra, construcción de proyectos urbanísticos, infraestructuras hidráulicas, la pérdida de coberturas vegetales) que puedan incidir en la sedimentación de la cuenca, con la consecuente disminución del caudal por afectación de los acuíferos, el incremento o activación de procesos erosivos en las partes altas con mucha pendiente y el aumento de la escorrentía. Una vez caracterizada la cuenca se podrá entonces estudiar cómo se están distribuyendo espacialmente los sedimentos en la cuenca, no sólo para establecer las zonas más aportantes del área, sino también para analizar las características que se presentan en estas zonas, con el fin de diagnosticar las variables más incidentes en la producción de sedimentos, a partir de las cuales se pueda abordar la identificación de posibles medidas de manejo de suelos con vocación agrícola y ganadera. Los distintos grados de erosión que se presentan en el país, debido a los factores geológicos y principalmente antrópicos, son una realidad preocupante que nos lleva a reflexionar sobre el uso y conservación de nuestros recursos naturales como el suelo. Por lo tanto es preciso formular y estimar la erosión de suelos de la cuenca Coata mediante el uso del modelo SWAT que ha sido utilizado con éxito en otros países, con fines de buscar alternativas para la conservación de suelos, mediante las siguientes interrogantes: ¿Cuál es la influencia de los factores hidrológicos y edáficos en la erosión del suelo agrícola en la cuenca del rio coata? ¿Cuál es la magnitud de la erosión hídrica en la cuenca del Coata? ¿Qué relación existe entre los factores edáficos, climáticos, uso del suelo y la erosión hídrica de los suelos a nivel espacial y temporal de la cuenca Coata? ¿Qué prácticas de manejo y conservación se pueden implementar para el control de la erosión?

II.- JUSTIFICACIÓN Ante todo corresponde diferenciar la erosión geológica de la erosión acelerada. Mientras que la primera es el resultado de fenómenos naturales que modifican la superficie terrestre a través de agentes como el viento y el agua dando lugar a procesos fluviales, eólicos, glaciares, etc., la erosión acelerada es el resultado de la acción humana. Para que ocurra esta última el hombre modifica en forma inadecuada ambientes frágiles, los cuales expresan esta fragilidad desencadenado fenómenos de desprendimiento, transporte y depositación de suelo/sedimento con tasas mayores que las que ocurrirían en ausencia de dicha acción humana. La erosión del suelo por el agua se considera el principal proceso de degradación de las tierras a nivel mundial. Actualmente se estima que más de 60 millones de ha de nuestro país esta siendo afectadas por erosión hídrica de grado moderado a severo. La erosión y la degradación del suelo, son parte del desarrollo de los horizontes del suelo mediante el desprendimiento físico, transporte y deposición de partículas del mismo. El desprendimiento es la dislocación de partículas de suelo de la masa misma por agentes erosivos como el viento y agua. El transporte es el desplazamiento de sedimentos desde el lugar de origen. También existen diversas actividades antropogénicas como el cambio de cobertura y usos de suelo, la agricultura intensiva, el sobrepastoreo, la deforestación y la creciente urbanización, en conjunto con la mala gestión del recurso agua, que probablemente hayan provocado en la cuenca Coata un incremento de producción de sedimentos a través de los escurrimientos superficiales. A pesar de que estos sedimentos son generados naturalmente y constituyen un aporte de suelo hacia las partes bajas de la cuenca. El modelamiento de erosión de suelos mediante el uso del SWAT (Soil Water Assesment Tool) será una herramienta de gestión de gran importancia para el manejo sostenible de los recursos naturales, principalmente de los suelos de la cuenca hidrográfica. Las partes altas de la cuenca sometidas a un deficiente manejo, que ha alterado considerablemente la cobertura vegetal y posiblemente provoque un incremento de la producción de sedimentos rebasando las previsiones, afectando notablemente en la cuenca baja, hecho que se evidencia con el prematuro acolmatamiento en diferentes lugares del cauce principal de la cuenca. Ante esta problemática se ve la necesidad de tomar medidas tendientes a mejorar las condiciones ambientales y sobre todo de cobertura vegetal, a fin de conservar

el recurso hídrico y de disminuir la producción de sedimentos en la cuenca alta y media mediante el uso del modelo SWAT. Todo ello servirá para tomar medidas de control y mejorar las condiciones ambientales. Por tal motivo, es necesario dar un manejo adecuado a los recursos naturales, tratando de ejercer sobre ellos la menor presión posible, proporcionando información suficiente con la cual se pueda direccionar los programas y proyectos de una manera adecuada, obteniendo como resultado un plan basado no solo en la información recolectada de fuentes primarias y secundarias, sino también con datos técnicos que ayuden a una mejor toma de decisiones. III. HIPOTESIS 5.1.- Hipótesis General. Las características hidrológicos y edáficos tienen influencia sobre la magnitud de la erosión del suelo agrícola en la cuenca del rio coata. 5.2.- Hipótesis Específicos. Los sub-modelos SWAT a nivel espacial y temporal permite determinar la magnitud de erosión. Existe relación directa entre los factores edáficos, climáticos y uso de la tierra en la erosión del suelo. Alternativas de conservación de suelos que ayuden a reducir los impactos negativos de erosión de suelos. VI.- OBJETIVOS 6.1.- Objetivo General Determinar la relación entre los factores hidrológicos y edáficos en la erosión del suelo agrícola en la cuenca del rio coata. 6.2.- Objetivos específicos Determinar la magnitud de erosión aplicando el modelo hidrológico SWAT aplicando el SIG. Determinar la relación existente entre los factores edáficos, climáticos y uso de la tierra sobre la erosión del suelo.

Plantear alternativas de conservación de suelos y manejo para minimizar los impactos causados por la erosión de suelos. V. ANTECEDENTES Son escasos los trabajos dirigidos a determinar y cuantificar el papel de la erosión como origen de contaminación, pérdida de fertilidad del suelo o concretamente erosión del carbono orgánico (Roose & Barthes, 2006), aspectos éstos que constituyen el objetivo del presente trabajo. En zonas montañosas, la pérdida de MO y nutrientes puede llegar a ser considerable, con ratios de enriquecimiento de los sedimentos por encima de la unidad (Gafur, Jensen, Borggaard, & Petersen, 2003). Los estudios a nivel nacional como internacional permiten inferir que el modelo hidrológico SWAT se ha convertido en una herramienta de planificación enfocada hacia la gestión de cuencas. Cabe señalar que este estudio con fines académicos comienza enunciando algunos ejemplos de aplicación en cuencas tanto en Perú como en otros países tales como Ecuador, México y Panamá, entre otros. Esta recopilación de información se realiza con el propósito de evidenciar las bondades del modelo hidrológico siendo este trabajo de grado el inicio de la preparación de los datos de entrada para que en una etapa complementaria se realice la simulación de la variación de caudales y estimación de sedimentos de acuerdo con la fluctuación de las variables climatológicas y la incidencia de la cobertura del suelo en el área de estudio. En Perú y Sudamérica se han hechos algunos estudios importantes y pertinentes para buscar medidas de ordenamiento y manejo de las cuencas, como se muestra a continuación. Modelamiento de la producción de sedimentos en la cuenca del río Santa: Siendo el principal problema del río Santa las altas concentraciones de sedimentos en suspensión se genera la necesidad de predecir qué sucederá en este tipo de sistemas en el futuro, esto se traduce en el cálculo de los flujos de agua y producción de sedimentos; además de la vital importancia de conocer la dinámica de la producción de sedimentos en la cuenca del río Santa (MORERA, 2010). Modelación subcuenca del río Ambato: Las herramientas de SWAT fueron utilizadas con el objeto de analizar los efectos de las diversas prácticas de uso de suelo (prácticas agrícolas)

sobre la generación de caudales y producción de sedimentos, a través de las predicciones que permite trabajar el modelo desde la construcción de escenarios teniendo en cuenta los cambios en el uso del suelo y cobertura vegetal. (Consorcio para el Desarrollo Sostenible de la Ecorregión Andina - CONDESAN, 2006). Modelación cuenca del río Catamayo: El objetivo de la modelación fue definir estrategias para la reducción de producción de sedimentos que afectan directamente el embalse de Poechos ubicado en el departamento de Piura-Perú como consecuencia del acolmatamiento de este, mediante la predicción de caudales y sedimentos en este sistema hidrográfico. (Universidad Técnica Particular de Loja - UTPL, 2005). Modelación de la microcuenca río Illangama: Se analizaron los efectos de las prácticas de uso de suelo sobre el comportamiento de caudales y producción de sedimentos mediante el desarrollo de tres escenarios para identificar impactos, incorporando al modelo el ciclo hidrológico y otros insumos como: uso del suelo, topografía y otros. Así mismo el modelo requiere de la validación a partir de información observada y simulada. (Cacoando González, 2014). VI. MARCO TEORICO 6.1 Cuenca Hidrográfica Desde el punto de vista hidrológico, una cuenca hidrográfica es definida como el área geográfica natural o unidad de territorio delimitada por una divisoria topográfica (Divortium Aquarum), que capta las precipitaciones y drena el aguade escorrentía hacia un colector común, denominado río principal. (Vasquez, A. et al 2016). También se puede definir a una cuenca hidrográfica como el área natural en donde se acumula el agua proveniente de las precipitaciones formando un cauce principal, las divisorias de agua son formadas naturalmente por los puntos más altos que encierran el río principal y los sistemas de cursos de agua que desembocan en él, formando así una unidad fisiográfica (Ramakrishna, 1997). En la actualidad el concepto de cuenca hidrográfica abarca más allá de sus límites naturales y sus características biofísicas, agregándole las diferentes relaciones que se generan entre los recursos naturales y los habitantes de la cuenca, que cambian de una cuenca a otra por las

condiciones físicas, biológicas, económicas, sociales y culturales particulares de cada una (Aguilar, 2007). Los componentes biofísicos, biológicos y antropológicos que interrelacionan dentro de la cuenca deben estar en equilibrio, ya que al afectarse uno de ellos pone en peligro todo el sistema (Ramakrishna, 1997). 6.2 Ciclo Hidrológico como sistema Los fenómenos hidrológicos son etremadamente complejos y es posible que nunca se les entienda en su totalidad. Sin embargo. En ausencia de un conocimiento perfecto pueden representarse en forma simplificada por medio del concepto de sistema. Un sistema es un conjunto de partes conectadas entre sí que forman un todo ( Chow. 1994 ). Al estudiar el ciclo hidrológico, se estudia la circulación ininterrumpida del agua entre la tierra y la atmósfera, donde se toma en cuenta su distribución y circulación, sus propiedades físicas y químicas. Su interacción con el medio ambiente y con los seres vivos y en panicular con los seres humanos. Sabiendo que éstos ejercen funciones constructivas o destructivas que afectan la circulación y la calidad del agua en la naturaleza. De manera que el ciclo hidrológico puede ser tratado como un sistema, que a la vez se encuentra subdividido en tres subsistemas: a) el sistema de agua atmosférica, que contiene los procesos de precipitación, evaporación, intercepción y transpiración; b) el sistema de agua superficial, que contiene los procesos de flujo superficial, escorrentía superficial, nacimientos de agua sub-superficial y subterránea, y escorrentía hacia ríos y océanos; y e) el sistema de agua sub-superficial, que contiene los procesos de infiltración, recarga de acuífero, flujo sub-superficial y flujo de agua subterránea. (Chow, 1994). 6.3.-Modelo del Sistema Hidrológico Un modelo de sistema hidrológico es una aproximación del sistema real; sus entradas y salidas son variables hidrológicas mensurables y su estructura es un conjunto de ecuaciones que conectan las entradas y las salidas. Central a esta estructura del modelo está el concepto de transformación del sistema, donde las entradas y salidas pueden expresarse en función del tiempo. (Chow, 1994). 6.4.- Modelo SWAT

El Soil and Water Assessment Tool (SWAT) es un modelo para ser aplicado a nivel de cuencas hidrográficas desarrollado por el Departamento de Agricultura de Estados Unidos (USDA). SWAT fue desarrollado para cuantificar y predecir el impacto de las prácticas de manejo de la tierra sobre la producción de agua, sedimentos nutrientes y sustancias químicas, productos de la actividad agrícola, en cuencas completas de gran extensión espacial, con diferentes tipos de suelos, usos de la tierra y condiciones de manejo; a lo largo de largos períodos de tiempo. El modelo tiene una base física y es computacionalmente eficiente, requiere datos de entrada relativamente fáciles de disponer y permite estudiar los impactos a largo plazo (Neitsch, Arnold, Kiniry, & William, 2005). El SWAT se basa en el balance hídrico para determinar la entrada, salida y almacenamiento de agua en la cuenca. Para la simulación, la cuenca hidrográfica se divide en pequeñas subcuencas de manera que los cálculos obtenidos sean lo más precisos posible. El modelo trabaja por unidades de respuesta hidrológica (HRU) obtenidas del cruce de los diferentes tipos de suelo (textura), con el uso y cobertura del suelo.

Donde SWt es el contenido final de agua en el suelo (mm H2O), SWo es el contenido inicial de agua en el suelo en un día i (mm C), t es el tiempo en días, Rday es la cantidad de precipitación diaria (mm H2O), Qsurf es la cantidad de escorrentía diaria (mm H2O), Ea la evapotranspiración diaria (mm H2O), Wseep la cantidad de agua que entra en la zona no saturada del perfil del suelo en el día y Qgw el flujo de retorno o flujo base diario (mm H2O). (Neitsch, et at. 2005). Esta ecuación se fundamenta en que la escorrentía está determinada por el suelo, la cobertura del suelo y las prácticas de manejo que se realice. Las variables climáticas utilizadas por el SWAT son la precipitación, temperatura del aire, radiación solar, velocidad del viento y humedad relativa. El SWAT es definido por 8 mayores componentes: hidrología, clima, erosión y sedimentación, temperatura del suelo, crecimiento de plantas, nutriente, pesticidas y manejo del suelo. El presente estudio se va enfocar solo a los componentes de sedimentación y clima. La producción de sedimento se estima para cada HRU con la ecuación modificada de pérdida universal de suelo (MUSLE). El modelo de la

hidrología suministra estimaciones de volumen de escorrentía y una tasa máxima de escorrentía que, con el área de la sub-cuenca, se utiliza para calcular la energía variable erosiva de escorrentía (Neitsch, et. al. 2005). 6.5.- Erosión de suelo Los sedimentos generados por dicho proceso, juegan un papel fundamental en la contaminación de los cuerpos de agua superficiales. Ongley (1997) señala que la contaminación hídrica con sedimentos presenta una dimensión física y una química. La dimensión física consiste en que los sedimentos provocan turbidez del agua y entarquinamiento de los lechos fluviales, determinando desequilibrios ecológicos en lugares a menudo alejados de los sitios de origen del propio sedimento. La dimensión química estaría dada principalmente por las partículas de tamaño pequeño (limo) y coloidal (arcillas y materia orgánica) que poseen el potencial de adsorber y transportar elementos y sustancias químicas y biológicas tales como plaguicidas, cationes varios entre ellos metales pesados, e incluso patógenos de gran incidencia en la producción animal y la salud humana. Los procesos erosivos que generan sedimentos en las cuencas se clasifican en: laminar, surcos, cárcavas y erosión en las márgenes y cauces de los cursos de agua (Nearing et al., 1990). Cada uno de ellos determina formas características de desprendimiento y transporte que le son propias (Foster, 1988). La contracara de dichos procesos es la sedimentación (Santanatoglia et al., 1996). La dinámica de desprendimiento, transporte y sedimentación condicionan la cantidad y la calidad de los materiales movilizados por una cuenca en un período determinado. El criterio más amplio de la erosión del suelo consiste en comparación con otros desgastes del paisaje, porque la erosión del suelo deberá reconocer como el problema dominante solamente cuando y donde sea el proceso más rápido. Una perspectiva general también contribuye a demostrar la importancia de las tasas de erosión del suelo con controles climáticos y vegetales inmediatos, y cuestiona el grado de eficiencia en que se entienden a ese nivel los procesos que interviene en el impacto de las gotas de lluvia, generación de flujo, y resistencia a la sedimentación. La manera de considerar la erosión del suelo es por medio de los modelos generales en el tiempo y el espacio.

3.6

La información de los SIG en los Modelos Hidrológicos.

Las aplicaciones informáticas a lo largo de los años se han consolidado como verdaderas herramientas con valor propio dentro de la modelización hidrológica, sirve de primera imagen acerca de la relación que entre la ciencia de la hidrología y la de la computación ha existido a través de los últimos (Olaya, 2004). Los sistemas de información geográfica, también conocidos con el acrónimo SIG, viene representando en la actualidad la apertura de un nuevo campo de estudio e investigación, que extiende las posibilidades del análisis hidrológico hasta límites con anterioridad insospechado. Olaya, 2012 menciona que los SIG han permitido la realización las siguientes operaciones: Lectura, edición, almacenamiento y, en términos generales, gestión de datos espaciales. Análisis de dichos datos. Esto puede incluir desde consultas sencillas a la elaboración de complejos modelos, y puede llevarse a cabo tanto sobre la componente espacial de los datos (la localización de cada valor o elemento) como sobre la componente temática. VII.MÉTODOLOGIA 7.1.- Área en estudio. La investigación se realizará en la Cuenca de rio Coata, políticamente está ubicado en el Departamento de Puno, Provincias de Puno, Lampa, Huancane y San Román, distritos de Juliaca, Cabanillas, Pusi, Coata, Capachica y Caracoto. Hidrográficamente la cuenca Coata es parte de la Vertiente del Titicaca, Por el norte limita con la cuenca del río Ramis, por el sur con la cuenca del río Ilave, por el este con el Lago Titicaca y por el oeste con la cuenca Coata y Tambo, Geográficamente la cuenca del rio Coata se encuentra ubicado en las siguientes coordenadas UTM-WGS84, - 19S - Norte: 8’ 257, 000.00 m.; Este: 368, 400.00 m. comprende un área de 1,269.80 km2. En el Mapa 1 se muestra el mapa de ubicación. 7.3.- Materiales y métodos del estudio por objetivos. 7.3.1.- Materiales. Para realizar la presente investigación se utilizarán los siguientes equipos y materiales.

Computadora y programas Microsoft office 2010. ArcGis 10.x, Erdas 14 y ArcSWAT. Materiales de oficina: Impresora papel bond A4, Reglas, Lápiz, Papel milimetrado, entre otros. Cartas Nacionales a escala 1:100,000.00 y 1:25,000.00. Modelo Digital de Elevación (MDE) o (SRMT) de 12.5 metros de resolución. Imagen satelital ASTER TM+ con resolución mínima. GPS Navegador. Brújula. Cámara fotográfica Información Meteorológica: Precipitación media mensual, Temperatura media mensual. Información Hidrométrica de una estación en m3/seg. Herramienta para realizar Calicatas: pico, pala, tabla de colores munsell, equipo de descripción para calicatas.

Bolsas para la recolección y traslado de muestras de suelos al laboratorio. Camioneta para traslado y movilización de materiales al área en estudio. 7.3.2.- Metodología por objetivos específicos La investigación se desarrollará en cuatro etapas

Etapa 1: En esta etapa se realizará el reconocimiento de la cuenca en los aspectos hidrográficos, fisiográficos y geomorfológicos, suelos, uso actual de la tierra, geológico y litológico. Luego se sistematizará la información secundaria y primaria, completando la información faltante con los muestreos y análisis correspondiente, instalación de parcelas de escorrentía. Inventario de la infraestructura hidráulica mayor y menor, verificación de las estaciones meteorológicas y estaciones hidrométricas y reconocimiento de las áreas de cobertura vegetal, entre otros. Se describirá el área general de estudio elegido para esta investigación. Presentaremos las diferentes características de la zona de estudio, la geografía, el uso actual de la tierra, también utilizaremos los datos de imágenes satelitales para presentar las características de la zona de estudio en este caso la imagen ASTER y Modelo Elevación Digital Global (GDEM). Se seleccionará estaciones meteorológicas de la red del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI), con registros históricos extensos y confiables; uno dentro de la cuenca y una vecina a ella. Además para fines de calibración se recolecta la información de

caudales medios diarios registrados en una estación limnigráfica localizada a la salida de la cuenca Coata. Etapa 2: En esta etapa se realizará el análisis, validación y procesamiento de la información que se requerirá para el modelamiento esto corresponde al objetivo general del estudio. Para la delimitación de la cuenca se utilizará un modelo de elevación digital DEM, esta será georreferenciada en coordenadas UTM-WGS84-19S (del inglés: Universal Transversal Mercator). El modelo SWAT permite subdividir la cuenca en varias sub- Uso de SWAT, en este estudio solo se tendrá una unidad de respuesta hidrológica (HRU). Debido al tamaño de la cuenca se realizaran las características geomorfológicas de la cuenca donde se observa la similitud entre los cálculos realizados usando procesos de delimitación de cuencas en ambientes SIG y ArcSWAT. En esta etapa también se generarán mapas temáticos con el trabajo e información recolectada en el campo, la información generada será para la entrada al modelo que serán: Topografía – DEM, mapa de suelos y capacidad de uso mayor de las tierras, mapa de uso actual de la tierra, cobertura vegetal, mapa de pendientes, mapa fisiográfico. También se utilizar como datos de entrada como precipitación y temperatura, y caudal de ríos observados. Etapa 03: Se usará el modelo SWAT (Herramienta para la evaluación del Suelo y Agua), desarrollado por el Servicio Agrícola de Investigación de Estados Unidos (USDA) con la función de predecir el impacto de las prácticas de manejo de suelo en la hidrología, la producción de sedimentos en cuencas complejas con una variedad de suelos, uso de suelos y condiciones de manejo sobre un tiempo prolongado (Arnold et al., 1998). SWAT requiere información sobre el clima, propiedades de los suelos, topografía, vegetación y prácticas de manejo de tierra. El modelo es capaz de simular una variedad de factores ambientales tales como hidrología, transporte de sedimentos, clima, crecimiento de cultivos, temperatura del suelo entre otros., aquí se generarán los sub-modelos de erosión de suelos causados por diferentes factores naturales y antrópicos. En este estudio se utilizará la versión 2012 de ArcSWAT (plataforma gráfica de SWAT) como herramienta del programa ArcGIS versión 2015. En el cuadro 1 se muestra el diagrama del Modelo SWAT. A continuación, se muestran los modelos numéricos para la estimación de transporte de sedimentos en la cuenca Coata. El modelo también calcula la producción de sedimentos para cada Unidad de Respuesta Hidrológica con la ecuación modificada de la pérdida universal de suelo (MUSLE).

S𝑒𝑑 = 11.8 ∗ (𝑄𝑠𝑢𝑟𝑓∗ 𝑄𝑝𝑒𝑎𝑘 ∗ Á𝑟𝑒𝑎𝐻𝑅𝑈) 0.56 ∗ 𝐾𝑈𝑆𝐿𝐸 ∗ 𝐶𝑈𝑆𝐿𝐸 ∗ 𝑃𝑈𝑆𝐿𝐸 ∗ 𝐿𝑆𝑈𝑆𝐿𝐸 ∗ C𝐹𝑅𝐺 Dónde: Sed, es la cantidad de sedimentos producidos en un día (t) Qsurf, es el volumen de escorrentía superficial (mm/ha) Qpeak, es la tasa de escorrentía pico (m3 /s) Área HRU, es el área de la Unidad de Respuesta Hidrológica (ha) Kusle, es el factor K USLE de erodabilidad Cusle, es el factor C USLE de manejo de cobertura Pusle, es el factor P USLE de práctica de manejo LSusle, es el factor LS USLE topográfico CFRG, es el factor de contenido rocoso del primer horizonte de suelo. La determinación de Kusle o factor de erodabilidad (K) del suelo, es definido según Wischmeier y Smith (1978), como el promedio de pérdida de suelo por índice de erosión unitario. Debido a que la estimación directa de este factor requiere de mucho tiempo y altos costos económicos, Wischmeier (1971), desarrolló una ecuación general para calcular el factor de erodabilidad cuando el contenido de arenas y materiales finos no alcanza el 70 % del tamaño de la distribución de partículas de suelo (URIBE RIVERA, 2010).

Dónde: Kusle, es el factor de erodabilidad del suelo. M, es el parámetro de tamaño de la partícula en porcentaje. OM, es el porcentaje de materia orgánica. Csoilstr, es el código de estructura de suelo usado en la clasificación. Cperm, clase de permeabilidad del perfil.

Etapa 04: En esta etapa se orientara hacia el segundo objetivo del estudio, primero se realizaran un análisis de los resultados obtenidos a nivel mensual, también se tendrá una visión general del manejo y conservación actual y futura de suelos, se plantearan las técnicas de manejo y conservación de suelos según los resultados obtenidos en la investigación a nivel temporal y espacial. Al final de la tesis de este estudio se presentara la conclusión general

con las posibles implicaciones del estudio en las investigaciones futuras en relación a la erosión de suelos de la cuenca Coata. 7.4.- Operacionalización de Variables. IX.- PRESUPUESTO. En el siguiente cuadro se muestra la descripción de los gastos para la investigación.

Descripción de la Actividad Recoppilación de Información Adquisición de Bibliografía Información Cartografica Instalación de monitoreo de Sedimentos Alquiler de Equipos Pasajes y Viaticos Pago de diversos servicios Presentación de Primer Borrador Corrección de tesis Presentación final de tesis Costo Total (S/.)

Costo de Bienes Fuente de Financiación y Servicios 1,000.00 Propia 1,000.00 Propia 10,000.00 Gobierno Regional - Puno 15,000.00 Estación Exp. Illpa 2,000.00 UNA - PUNO 3,000.00 Propia 1,500.00 Propia 500.00 Propia 500.00 Propia 1,000.00 Propia 35,500.00

X.- BIBLIOGRAFÍA.

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