Manejo Integral de Cuencas

Clase 1 La Cuenca hidrográfica

El recurso agua• El agua se encuentra en todas las esferas del sistema global,

constituyéndose en el compuesto más abundante del sistema.

• El agua, y su intercambio entre las diferentes esferas, es necesaria para el funcionamiento de cada una de estas y del sistema global en general.

• El agua es uno de los cuatro elementos que el filósofo griego Aristóteles definió como constituyente del universo, junto con el aire, la tierra y el fuego. Es la sustancia más abundante que existe en la tierra y es el principal componente de todos los seres vivos. Constituye un factor decisivo en la climatización del planeta para la existencia humana, la formación de paisajes y en el progreso de los pueblos. Es un bien esencial para la vida y el desarrollo económico social de las naciones. Se trata de un recurso natural renovable que puede tornarse escaso con el crecimiento y desarrollo de la población, las industrias y la agricultura.

• La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno, se congela a 0 ºC y su punto de ebullición es 100 ºC . Tiene propiedades físico-químicas excepcionales, tanto a nivel de molécula como en su interacción con el ambiente.

• Es considerada solvente universal, es el mejor solubilizante de compuestos inorgánicos, mecanismo fundamental en todos los procesos naturales.

Hidrología

• Hidrología es la ciencia que trata de las aguas sobre la tierra, su ocurrencia, circulación y distribución, sus propiedades químicas y físicas y su reacción con el medio ambiente, incluyendo su relación con los seres vivos. El dominio de la Hidrología abarca toda la historia de la vida del agua en la tierra.

• De ello se desprende que la Hidrología es una ciencia interdisciplinaria, ya que se vincula con otras ramas de la ciencia, tales como Física, Química, Geología, Mecánica de fluidos, Matemáticas, Biología, Estadística, entre otras.

Se estima que el volumen total de agua es de 1.386 millones de kilómetros cúbicos. De este volumen, la mayor parte está en grandes depósitos, como los océanos, que almacenan cerca del 97% del agua total del planeta.

El 3% restante corresponde a ríos, lagos, acuíferos, hielo y nieve. De este 3%, el 68% se encuentra en capas de hielo y nieve, el 30 % en acuíferos, y el 0.3 % corresponde a aguas superficiales, disponible en lagos y ríos para el sostenimiento de la vida, y el desarrollo de los procesos de la antroposfera.

• En la biosfera, el agua compone, aproximadamente, el 95% de los vegetales y el 60% de los animales y de los seres humanos.

Ciclo del agua

• El ciclo hidrológico es el proceso continuo de la circulación del agua, en sus diversos estados, en la esfera terrestre. Sucede bajo la influencia de la radiación solar, de la acción de la gravedad, y la dinámica de la atmósfera, litosfera y biosfera.

• Las diferentes fases del ciclo son el marco de referencia para el estudio del estado y del comportamiento del agua.

• El agua está en constante movimiento. Se evapora pasando de la hidrosfera a la atmósfera. En esta última se condensa, cae a la superficie de la tierra (continente u océano) en forma de lluvia, nieve, granizo, u otras formas de precipitación.

• Una vez en la superficie terrestre, el agua fluye en las corrientes superficiales, se infiltra en el suelo o percola a capas más profundas.

• A través de la evaporación de las aguas superficiales o por la evapotranspiración de las plantas, las moléculas de agua regresan a la atmósfera para completar el ciclo.

• El agua se evapora hacia la atmósfera, en grandes proporciones, desde el océano (86%); y, en menor proporción, desde el continente (14%); siendo el viento el agente transportador del vapor de agua, hasta distancias donde encuentra

Componentes del ciclo hidrológico

a) Precipitación La formación de la precipitación requiere la elevación de una masa de agua en la atmósfera de tal manera que se enfríe y parte de su humedad se condense.

Formas de precipitación

• Llovizna: consiste en pequeñas gotas de agua, con diámetro variable entre 0,1 y 0,5 mm, con velocidad de caída muy baja. Por lo general, la llovizna precipita de los estratos bajos de la atmósfera y muy rara vez sobrepasa el valor de 1mm/h de intensidad.

• Lluvia: consiste en gotas de agua líquida, con diámetro mayor a 0,5 mm. • Escarcha: es una capa de hielo, generalmente transparente y suave, que contiene

bolsas de aire. Se forma en superficies expuestas, por el congelamiento de agua superenfriada que se ha depositado en ella, por llovizna o lluvia. También existe otro tipo de escarcha, que es opaca y consiste en depósitos granulares de hielo separado por aire atrapado. Se forma por el rápido congelamiento de la gotas de agua sobreenfriadas, que caen sobre los objetos expuestos.

• Nieve: está formada por cristales de hielos blancos o traslúcidos de forma compleja y aglomerados. Estos conglomerados pueden formar copos de nieve que pueden llegar a tener varios centímetros de diámetro. La densidad de la nieve fresca varía, por lo general, una capa de nieve acumulada de 125 a 500 mm, representan una lámina de agua líquida de 25.0 mm.

• Bolsitas de nieve: o granizo suave, son partículas de hielo redondeadas, blancas u opacas, con una estructura similar a la de los copos de nieve y de 2 a 5 mm de diámetro. Las bolsitas de nieve son suaves y se rompen fácilmente al golpear en superficies duras.

• Granizo: es precipitación en forma de bolas o trozos irregulares de hielo, que se produce por nubes convectivas, la mayoría de ellas de tipo cúmulo-nimbus. El granizo puede ser esférico, cónico o de forma irregular y su diámetro varía entre 5 a más de 125 mm.

• Bolas de hielo: están compuestas de hielo transparente o traslúcido. Pueden ser esféricas o irregulares, y cónica, por lo general, tienen menos de 5 mm de diámetro. Las bolas de hielo rebotan cuando golpean en superficies duras y producen gran ruido en el

Tipos de precipitación

• b) Evaporación y evapotranspiración • Se define como evaporación al proceso físico por el

cual el agua pasa del estado líquido al gaseoso y representa la tasa neta de transporte de vapor hacia la atmósfera.

• La evaporación total es la suma de la evaporación de agua libre y la evapotranspiración.

• La evaporación puede ser de distintas procedencias: evaporación de superficie de agua libre, como ser lagos, tanques, cursos de agua, etc.; evaporación del agua del suelo y transpiración de plantas, que también toman agua del suelo por medio de sus raíces. Estas dos últimas son muy difíciles de cuantificar o estimar en forma separada, por lo tanto se engloban en una sola variable denominada evapotranspiración.

c) Infiltración, percolación y aguas subterráneasSe denomina infiltración al proceso de entrada de agua a través del suelo proveniente de lluvia, derretimiento nival o irrigación. Para que exista infiltración, debe existir: a) una fuente de abastecimiento de agua: lluvia, riego o agua acumulada en depresiones. b) un receptor de esa infiltración: el suelo, a través de su capacidad de almacenamiento. Se debe tener en cuenta que el movimiento de agua en el suelo continúa aún cuando ha finalizado el proceso de la infiltración, ya que el agua infiltrada se redistribuye también lateralmente. Una vez que el agua atraviesa el suelo, el proceso se denomina percolación.

d) Escurrimiento superficial• Es el proceso superficial por el cual el agua fluye por

la superficie del terreno hacia los cauces y el mar.

• Un río drena un área determinada que se denomina área de captación o cuenca o cuenca hidrográfica. Los límites de esta área están definidos por zonas más elevadas del terreno que constituyen las divisorias de agua. El conjunto de todos los cursos de agua (ríos principales, afluentes, tributarios, arroyos, etc.) que confluyen en un curso de agua principal, se denomina red de drenaje superficial.

• La dinámica de los procesos que se desarrollan en la antroposfera está produciendo cambios importantes en el ciclo hidrológico. Esta alteración, al igual que la de otros ciclos, repercute en otras esferas, y en factores del sistema global como el clima.

Problemática del agua

Mar Aral, Kazajistán-Uzbekistán

La concentración y crecimiento de la demanda de agua, en zonas donde la oferta es limitada; la deforestación, el aprovechamiento, y el uso indiscriminado y no planificado de los recursos naturales, alteran seriamente el ciclo hidrológico y los componentes del balance hídrico, y modifican la disponibilidad de agua, tanto en términos de cantidad como de calidad, situación esta que puede causar efectos catastróficos sobre las actividades humanas.

• Rio Citarum, Indonesia

Sequía en Somalia, 2006

CUENCA HIDROGRAFICA

• Es el espacio de territorio delimitado por la línea divisoria de las aguas, conformado por un sistema hídrico que conducen sus aguas a un río principal, a un río muy grande, a un lago o a un mar.

• Este es un ámbito tridimensional que integra las interacciones entre la cobertura sobre el terreno, las profundidades del suelo y el entorno de la línea divisoria de las aguas.

• Según la FAO, “la cuenca hidrográfica es una unidad territorial formada por un río con sus afluentes, y por un área colectora de las aguas. En la cuenca están contenidos los recursos naturales básicos para múltiples actividades humanas, como: agua, suelo, vegetación y fauna. Todos ellos mantienen una continua y particular interacción con los aprovechamientos y desarrollos productivos del hombre.”

LA CUENCA HIDROGRAFICA COMO SISTEMA

a) En la cuenca hidrográfica existen entradas y salidas, por ejemplo, el ciclo hidrológico permite cuantificar que a la cuenca ingresa una cantidad de agua por medio de la precipitación y otras formas; y luego existe una cantidad que sale de la cuenca, por medio de su río principal en las desembocaduras o por el uso que adquiera el agua.

b) En la cuenca hidrográfica se producen interacciones entre sus elementos, por ejemplo, si se deforesta irracionalmente en la parte alta, es posible que en épocas lluviosas se produzcan inundaciones en las partes bajas.

c) En la cuenca hidrográfica existen interrelaciones, por ejemplo, la degradación de un recurso como el agua, está en relación con la falta de educación ambiental, con la falta de aplicación de leyes, con las tecnologías inapropiadas, etc.

• El sistema de la cuenca hidrográfica, a su vez está integrado por los subsistemas siguientes:

• a) Biológico, que integran esencialmente la flora y la fauna, y los elementos cultivados por el hombre.

• b) Físico, integrado por el suelo, subsuelo, geología, recursos hídricos y clima (temperatura, radiación,

• evaporación, etc.).• c) Económico, integrado por todas las actividades productivas

que realiza el hombre, en agricultura,• recursos naturales, ganadería, industria; servicios (caminos,

carreteras, energía, asentamientos y ciudades)• d) Social, integrado por los elementos demográficos,

institucionales, tenencia de la tierra, salud, educación,• vivienda, culturales, organizacionales, políticos, etc.

Partes de una cuenca

• Una cuenca hidrográfica se puede decir que está compuesta por determinadas partes, según el criterio que se utilice

• Criterio 1 Altitud: • Si el criterio utilizado es la altura, se podrían distinguir la parte alta,

media y baja, sucesivamente, en función de los rangos de altura que tenga la cuenca. Si la diferencia de altura es significativa y varía de 0 a 2,500 msnm, es factible diferenciar las tres partes, si esta diferencia es menor, por ejemplo de 0 a 1000 msnm, posiblemente sólo se distingan dos partes, y si la cuenca es casi plana será menos probable establecer partes. Generalmente este criterio de la altura, se relaciona con el clima y puede ser una forma de establecer las partes de una cuenca.

• Criterio 2 Topografia: • Otro criterio muy similar al anterior es la relación con el relieve y la

forma del terreno, las partes accidentadas forman la montañas y laderas, las partes onduladas, casi planas y planas, forman los valles; y finalmente otra parte es la zona por donde discurre el río principal y sus afluentes, a esta se le denomina cauce.

División de una cuenca• División de una cuenca

La cuenca hidrográfica puededividirse en espaciosdefinidos por la relaciónentre el drenaje superficial yla importancia que tiene conel curso principal. El trazo dela red hídrica es fundamentalpara delimitar los espaciosen que se puede dividir lacuenca. A un curso principalllega un afluente secundario,este comprende unasubcuenca. Luego al cursoprincipal de una subcuenca,llega un afluente terciario,este comprende unamicrocuenca, además estánlas quebradas que son caucesmenores

Cuenca hidrográfica y cuenca hidrológica• Según el concepto de ciclo hidrológico, toda gota de lluvia que cae al suelo, continua en

forma de escurrimiento• e infiltración, luego va a lugares de concentración, allí parte se evapora y vuelve al

espacio para formar el ciclo.• Luego que la gota de lluvia se infiltra, satura el suelo, pasa a percolación profunda y

recarga los acuíferos. En• este desplazamiento vertical, el agua se puede encontrar con estratos impermeables

(rocas duras) que movilizarán• las partículas de agua dependiendo de la forma y tipo de rasgos geológicos.• Cuando el relieve y fisiografía, tienen una forma y simetría diferente a la configuración

geológica de la cuenca,• se puede decir que existe una cuenca subterránea, que cambia la dirección del flujo

subsuperficial para alimentar• a otra cuenca hidrográfica. A ésta configuración se denomina cuenca hidrológica, la

cual adquiere importancia• cuando se tenga que realizar el balance hidrológico (Fig. 5).• Cuando la divisoria de la cuenca hidrográfica es diferente de la divisoria de la cuenca

hidrológica, los flujos• subsuperficiales y el movimiento del agua en el suelo se presenta de la siguiente

manera:

• Es muy importante conocer esta característica interna de la cuenca, porque en algunos casos se realiza el balance hidrológico sin considerar los aportes o fugas de una cuenca vecina a otra. Un caso particular son las cuencas ubicadas en terrenos cársticos.

El sistema hídrico• Por el sistema de drenaje y su conducción final, las cuencas

hidrográficas se denominan arréicas, exorréicas, criptorréicas y endorréicas:

a) Son arréicas cuando no logran drenar a un río mar o lago, sus aguas se pierden por evaporación o infiltración sin llegar a formar escurrimiento subterráneo.b) Son criptorréicas cuando sus redes de drenaje superficial no tienen un sistema organizado o aparente y corren como ríos subterráneos (caso de zonas cársticas).c) Son endorréicas cuando sus aguas drenan a un embalse o lago sin llegar al mar.d) Son exorréicas cuando las vertientes conducen las aguas a un sistema mayor de drenaje como un gran río o mar.

DELIMITACIÓN DE LA CUENCA HIDROGRÁFICA• Generalmente, la delimitación de la cuenca como

área de estudio, en mapas o fotografías aéreas, se hace siguiendo la línea de mayor altura o divisoria de aguas, hasta encerrar toda el área cuyas aguas drenan a través de un colector común, en una sección o punto considerado, que bien puede ser la desembocadura o cualquier sección dentro del cauce principal.

• En los mapas, la línea de mayor altura está representada por la forma cóncava que presentan las curvas de nivel, en tanto que los drenajes o partes más bajas están determinados por la forma convexa de las curvas de nivel.

CLASIFICACIÓN DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS

· Microcuenca. Área determinada por divorcios de agua, con una superficiemenor o igual a 10.000 Ha.· Cuenca pequeña. Área con una superficie mayor a 10.000 Ha., pero menor oigual a 100.000 Ha.· Cuenca mediana. Le corresponde una superficie mayor a 100.000 Ha., peromenor o igual a 500.000 Ha.· Cuenca grande. Es aquella que tiene una superficie mayor de 500.000 Ha,pero menor o igual a 1.000.000 Ha.· Cuenca muy grande. Es la que tiene una superficie mayor a 1.000.000 de Ha.

En Méjico, se utiliza la siguiente clasificación de cuencas: 1) cuenca de primer orden, también denominada macrocuenca; 2) cuenca de segundo orden, o subcuenca; y 3) cuenca de tercer orden, o microcuenca (CEPAL, 1999).

CLASIFICACIÓN DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS