VALORACIÓN ECOLÓGICA DE LA REGULACIÓN HÍDRICA...

VALORACIÓN ECOLÓGICA DE LA REGULACIÓN HÍDRICA POTENCIAL DE LA CUENCA ALTA DEL RÍO

CHICAMOCHA.

VALORACIÓN ECOLÓGICA DE LA REGULACIÓN HÍDRICA POTENCIAL DE

LA CUENCA ALTA DEL RÍO CHICAMOCHA.

DANIEL EDUARDO RODRÍGUEZ TOVAR

MAICOL MEDINA MUÑOZ

LUIS FERNANDO ORTIZ

Director interno

CATHERINE AGUDELO RICO

Codirectora

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA FORESTAL

BOGOTÁ, D.C.

2015


CHICAMOCHA.

VALORACIÓN ECOLÓGICA DE LA REGULACIÓN HÍDRICA POTENCIAL DE

LA CUENCA ALTA DEL RÍO CHICAMOCHA.

DANIEL EDUARDO RODRÍGUEZ TOVAR

MAICOL MEDINA MUÑOZ

Trabajo de grado bajo la modalidad de trabajo de Investigación

Para optar al título de INGENIERO FORESTAL

LUIS FERNANDO ORTIZ

Director interno

CATHERINE AGUDELO RICO

Codirectora

MARIO ALBERTO LEON AMAYA

JURADO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA FORESTAL

BOGOTÁ, D.C.

2015


CHICAMOCHA.

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN 1

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2

3. JUSTIFICACION 3

4. OBJETIVOS 4

4.1 General 4

4.2 Específicos 4

5. MARCO CONCEPTUAL 4

5.1 Servicios Ecosistémicos 5

5.1.1 Servicios ecosistémicos hidrológicos 6

5.2 Valoración de SE 6

5.3 Representación de la distribución espacial del servicio ecosistémico de

regulación hídrica 8

5.3.1 Coberturas vegetales en la RH 9

5.3.2 Geología en la RH 10

6. METODOLOGÍA 12

6.1 Descripción general del área de estudio 12

6.2 Métodos 14

6.2.1 Recopilación y tratamiento de información geográfica 14

6.2.2 Objetivo 1: Variación espacial del servicio de regulación hídrica potencial

15

6.2.2.1 Calificación de variables biofísicas 16

Coberturas vegetales 16

Geopedología 18

Geología 20

Pendiente 23

6.2.2.2 Análisis multicriterio 23

6.2.3 Objetivo 2: Tendencia del servicio de regulación hídrica potencial 24

7. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS. 25

7.1 Objetivo 1: variación espacial del servicio de regulación hídrica potencial

de la cuenca alta del Río Chicamocha. 25

7.1.1 Distribución de la RH: variable geológica. 25


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7.1.2 Distribución de la RH: variable geopedologica. 29

7.1.3 Distribución de la RH: varibale pendientes. 32

7.1.4 Distribución de la RH: variable coberturas del suelo. 35

7.1.5 Regulación hídrica potencial: Periodo 2002 40

7.1.6 Regulación hídrica Potencial: Periodo 2009. 42

7.1.7 Características de las cuencas con mayor y menor regulación

hídrica potencial. 44

7.2 Tendencia del servicio de regulación hídrica potencial en la cuenca alta

del Río Chicamocha 46

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 57

9. BIBLIOGRAFIA 60

Tabla 1. Calificación de coberturas vegetales en la regulación hídrica 17

Tabla 2. Valores medios de porosidad, densidades y humedades a capacidad de

campo y punto de marchitez para diferentes texturas 19

Tabla 3. Calificación de textura del suelo en la regulación hídrica 20

Tabla 4. Propiedades hidráulicas de diferentes tipos de rocas y sedimentos 21

Tabla 5.Rango de pendiente 23

Tabla 6. Clasificación de unidades geológicas, basándose en la porosidad de la

roca y sedimentos. 26

Tabla 7. Distribución de la RH a partir de porosidad y conductividad hidráulica de

las rocas y sedimentos que forman las unidades geológicas. 27

Tabla 8. Calificación de textura del suelo en la regulación hídrica 30

Tabla 9. Distribución de la regulación hídrica en la sub cuencas a partir de la

textura del suelo 30

Tabla 10. Rango de pendiente IDEAM 2010 33

Tabla 11. Distribución de tipos de pendientes por sub cuenca en hectáreas 33

Tabla 12. Clasificación de regulación hídrica basado en coberturas 36

Tabla 13. Regulación hídrica a partir de las coberturas del año 2002. 36

Tabla 14. Regulación hídrica a partir de las coberturas del año 2009. 39

Tabla 15. Regulación hídrica potencial porcentual de la cuenca alta del Río

Chicamocha (2002) 40

Tabla 16. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rìo Chicamocha en

porcentajes. (2009) 43

Tabla 17. Área de regulación periodos 2002 y 2009 47

Tabla 18. Tasa de cambio en la cobertura del suelo 48

Figura 1. Marco conceptual para la valoración ecológica del servicio ecosistémico

de regulación hídrica. 5


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Figura 2. Localización general del área de estudio 13

Figura 3. . Metodología empleada - Valoración ecológica de la regulación hídrica

potencial de la cuenca alta del rio Chicamocha 15

Figura 4. Escala del potencial de las coberturas vegetales en los procesos

ecológicos de regulación hídrica 17

Figura 5. Textura del suelo en el movimiento del agua en el suelo 20

Figura 6. Permeabilidad y conductividad hidráulica para distintos tipos de rocas y

sedimentos 22

Figura 7. Permeabilidad y conductividad hidráulica para distintos tipos de rocas y

sedimentos. 22

Figura 8. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rio Chicamocha a partir de

unidades geológicas 26


texturas del suelo 29


variable pendientes. 32


variable coberturas 2002. 35


variable coberturas 2009 38

Figura 13. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rìo Chicamocha (2002) 40

Figura 14. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rìo Chicamocha (2009) 42

Figura 15. Regulación hídrica potencial: 2002 - 2009 51

Figura 16. Ganancia y pérdida de RHP. 52

Figura 17. Subcuencas con mayor pérdida y ganancia de RHP. 53

Figura 18. Tendencia del servicio y demanda hídrica anual 56


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1. INTRODUCCIÓN

En las últimas décadas ha aumentado el interés por los servicios prestados por los

ecosistemas al igual que la evaluación de su oferta y demanda (MEA 2005,

Bennett & Balvanera 2007) Los servicios ecosistémicos desde un concepto

híbrido entre ecología y economía (Martín-López et al. 2009) son definidos como

los beneficios que el ser humano obtiene de los ecosistemas, incluye los servicios

de abastecimiento, regulación, y culturales que afectan directamente el bienestar

humano. A pesar de que se encuentran definidos su comprensión es limitada, más

específicamente es poco conocido el papel que cumplen los ecosistemas en la

provisión de los servicios (Kremen, 2005).

Los servicios ecosistémicos pueden ser puestos en valor, esta valoración

usualmente es monetaria (económica), pero también se puede realizar a través de

otros métodos como los socioculturales o ecológicos (De Groot, 2002; MEA,

2005). Se ha considerado que los métodos de valoración económica no son

capaces de capturar el impacto que generan las actividades humanas sobre el

medio ambiente (Farber et al. 2002), y tampoco alcanza a traducir otros lenguajes

de valoración. Existen preguntas e.g ¿Cómo funcionan los ecosistemas y cómo

proporcionar sus servicios? ¿Cómo los afectan las presiones antrópicas? que no

son contestadas desde la valoración económica, es por esta razón que el TEEB

(2010) considera que es necesaria la valoración ecológica acompañada de la

elección de indicadores biofísicos, que permitan tomar decisiones sobre bases

ecológicas más firmes con el fin de promover el uso sostenible. La valoración

ecológica, de acuerdo con Farber et al. (2002) es la búsqueda de relaciones

causales entre las diferentes partes del sistema (e.g valor de especies arbóreas

particulares en el control de la erosión del suelo), el uso de este tipo de valoración

permitirá tener una visión más holística del manejo de los ecosistemas y la

importancia de estas actividades sobre el bienestar humano.


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La regulación hídrica se define como la capacidad que poseen las cuencas y

zonas de captación para obtener y almacenar el agua de las lluvias (Le maitre et

al. 2014), permitiendo reducir las escorrentías e inundaciones, así como la

liberación lenta y constante de agua de manera que los flujos se mantienen

atraves de la estación seca.

En este sentido, el presente trabajo evaluará el servicio ecosistémico de

regulación hídrica potencial en la cuenca alta del Río Chicamocha, desde la

perspectiva de valoración ecológica a escala de paisaje. Este tipo estudios genera

información de base científica, que permite incorporar el concepto de servicios

ecosistémicos en los procesos de toma de decisión, planificación, gestión y diseño

del territorio (de Groot, 2010).

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los métodos de valoración económica, han sido los más empleados a la hora de

evaluar la biodiversidad y los servicios ecosistémicos que se derivan de estos, sin

embargo estos métodos no son capaces de captar los elementos que se ubican

por fuera del mercado, como la funcionalidad de los ecosistemas (Leff, 2004), ni el

impacto que las actividades humanas generan sobre el medio ambiente (Farber et

al. 2002), siendo necesaria la evaluación y valoración de los procesos, y funciones

ecológicas de los servicios ecosistémicos(TEEB, 2010).

A pesar de que poco se ha estudiado esta funcionalidad de los ecosistemas, en

los últimos años se han impulsado iniciativas conceptuales y metodológicas que

vinculan los aspectos ecológicos a la valoración de los servicios ecosistémicos,

valoración ecológica. Este tipo de valoración hace referencia a la cuantificación y

ponderación de los procesos ecosistémicos principales, producto de las

interacciones entre los componentes bióticos y abióticos que proveen servicios

ecosistémicos (de Groot, 2002; Wilson y Boumans, 2002; TEEB, 2010).


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La provisión de servicios ecosistémicos (SE) depende de condiciones biofísicas y

de la dinámica espacio- temporal, esta última puede tener origen natural o

antrópico (Burkhard et al. 2010). La capacidad de regulación hídrica está asociada

a las características abióticas como la geología, pedología, las cuales no cambian

en el tiempo, y a características bióticas como las coberturas naturales, que si

cambian a través del tiempo (Turner, 1990). La pérdida de estas coberturas

naturales se traduce en la pérdida de funciones ecológicas, y deterioro de los

servicios ecosistémicos, afectando el bienestar de la población (Trani & Giles,

1999).

Las cuencas hidrográficas de la región andina han presentado una alta

transformación de sus coberturas naturales, por la densificación poblacional en

estas, y actividades antrópicas como la agricultura, ganadería, y desarrollo de

infraestructura (Armanteras et al. 2003; Rudas et al. 2007). De los 17 millones de

hectáreas de bosque andino con que contaba el país (IDEAM, 2011), tan solo

queda el 27%, 4,5 millones de hectáreas (Tapasco et al. 2003). Para el caso de la

Cuenca alta del Río Chicamocha, se conserva el 16% de su cobertura natural

(34.267 ha de las 212.766 ha total), donde los bosques andinos presentan una

pérdida superior al 85%, contando con 19.260 hectáreas (CORPOBOYACA,

2006). Esta cuenca abastece al 55% de la población del departamento de Boyacá

(CORPOBOYACA, 2006), haciendo necesario conocer la oferta potencial del

servicio de regulación hídrica.

3. JUSTIFICACION

La ausencia de información de SE a escala de paisaje ha generado la exclusión

de la complejidad y multifuncionalidad en decisiones de uso del territorio,

convirtiendo áreas de alta funcionalidad en áreas simplificadas que proveen uno o

muy pocos SE, como los monocultivos (TEEB, 2010). La aplicación de

metodologías que evalúen ecológicamente los servicios ecosistémicos a escalas

de paisaje, es considerada como un instrumento importante en la gestión y


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ordenación del territorio (Bastian et al. 2011; Bolliger y Kienast, 2010; Burkhard et

al. 2009; Egoh et al., 2008; Lautenbach et al. 2011; Müller et al. 2011) ya que

generan información que los tomadores de decisiones pueden usar fácilmente

(Cowling et al. 2008), permitiendo conocer los lugares de oferta y demanda,

permitiendo una mejor planificación, y gestión del territorio, en el marco del

desarrollo sostenible.

Este estudio aporta además de elementos metodológicos para la valoración

ecológica de SE, información relacionada con la oferta potencial del servicio de

regulación hídrica en la cuenca alta del río Chicamocha, servicio que está

comprometido por la presión antrópica y sus actividades de conversión de

coberturas naturales.

4. OBJETIVOS

4.1 General

Valorar ecológicamente el servicio ecosistémico de regulación hídrica

potencial en la cuenca alta del Rio Chicamocha a nivel de paisaje.

4.2 Específicos

Determinar la variación espacial del servicio de regulación hídrica potencial

de la cuenca alta del Rio Chicamocha, con base en información biofísica.

Evaluar la tendencia del servicio de regulación hídrica potencial de la

cuenca alta del Rio Chicamocha, a través de un análisis multitemporal de

coberturas.

5. MARCO CONCEPTUAL

En este estudio se propone el enfoque presentado en la Figura 1, para la

valoración ecológica del SE de regulación hídrica potencial. En este marco se


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combinan las coberturas de la tierra (información indirecta del uso del suelo) y

factores físicos como pendiente, geología y geopedología (Suelos), factores que

tienen efectos directos sobre las propiedades ecosistémicas y por lo tanto sobre la

provisión del servicio. La inclusión de factores físicos permite hacer mejores

aproximaciones que los trabajos en los que solo se incluyen coberturas de la

tierra.

Figura 1. Marco conceptual para la valoración ecológica del servicio ecosistémico de regulación hídrica. Se muestran en líneas continuas las relaciones directas y en líneas punteadas las relaciones indirectas, como los factores antrópicos y los factores físicos tienen efecto directo sobre las propiedades ecosistémicas que garantizan la provisión del servicio de regulación, el cual a su vez tienen efecto directo sobre el bienestar humano. Finalmente la sociedad tiene efecto directo sobre el uso del suelo (representado por las coberturas) y sobre los factores físicos a través de la toma de decisiones y la generación y puesta en práctica de políticas. Todo esto a una escala de estudio regional. Fuente: Autores

5.1 Servicios Ecosistémicos

Los servicios ecosistémicos se entienden como las contribuciones directas e

indirectas de los ecosistemas al bienestar humano (de Groot, 2010). Dichos

servicios ecosistémicos, son percibidos a diferentes escalas; global, como la


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fijación o almacenamiento de carbono, y escala local como la regulación hídrica.

(MEA, 2005).

De acuerdo con MEA (2005) reconoce tres tipos de servicios ecosistémicos:

Abastecimiento o provisión: son los bienes y productos que se obtienen

de los ecosistemas, como el alimento y agricultura, provisión de agua,

pesca, plantas para combustible y medicinales, entre otros.

Regulación: son los resultantes de la autorregulación de los procesos

ecosistémicos, como la regulación hídrica y microclimática, control de

erosión, amortiguación de perturbaciones entre otros.

Culturales: son los beneficios no materiales obtenidos de los ecosistemas,

como la identidad cultural y sentido de pertenencia, conocimiento ecológico

local, valores espirituales y sagrados.

5.1.1 Servicios ecosistémicos hidrológicos

Los ecosistemas terrestres proporcionan una diversidad de funciones hidrológicas

importantes para el bienestar humano (de Groot et al. 2002) dentro de las que se

encuentran aprovisionamiento de agua, la regulación de caudales para mitigar

inundaciones y sedimentación, recarga de acuíferos que mantienen caudales en

época seca, purificación de agua y control de la erosión (Brauman et al. 2007).

La regulación hídrica, se refiere a la infiltración, retención y almacenamiento de

agua en ríos, lagos y acuíferos, donde la infiltración se realiza principalmente por

la cubierta vegetal y el suelo (De groot et al. 2002).

5.2 Valoración de SE

La Evaluación de Ecosistemas del Milenio (MEA), define valoración como el

proceso de expresar valor a un bien o servicio particular en términos que pueda


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ser contabilizado, generalmente en términos monetarios, pero también a través de

métodos de otras disciplinas como la sociología y la ecología. Existen tres tipos de

valoración de los servicios ecosistémicos (de Groot et al. 2002; Martín-López et al.

2009; Rincon-Ruiz, 2014):

Valoración económica: Hace referencia a la valoración realizada en términos

monetarios (cuantitativos) de los recursos naturales. Los métodos de valoración

económica se dividen en dos tipos básicos: los de valoración directa (valoración

contigente) e indirecta (Costos de viaje, precios hedónicos, costo de prevención de

daño y costo de conservación) (Rincón-Ruiz, 2014).

Valoración social: se refiere a la importancia que dan las personas a los servicios

ecosistémicos y a los elementos de la biodiversidad relacionados con ellos (de

Groot et al. 2010), permitiendo identificar las percepciones del entorno de los

individuos y grupos sociales. Esta valoración prioriza en función de la utilidad de

las áreas que benefician a las comunidades (Martín –López et al. 2012).

Valoración ecológica: Se relaciona con las funciones ecológicas y procesos

ecosistémicos que proveen servicios. Consiste en el procedimiento mediante el

cual se cuantifica y pondera, en unidades biofísicas (por ejemplo, volumen de

agua, hectáreas de bosque) de cuánto nos ofrece y aporta un recurso en los

diferentes niveles de la biodiversidad, incluyendo la identificación, caracterización

y valoración de los componentes y caracteres de la biodiversidad que intervienen

en el suministro de servicios (Rincón-Ruíz et al. 2014).

Dentro de las metodologías para la valoración ecológica, Rincón-Ruiz (2014),

menciona cuatro métodos principales:

Análisis de integridad ecológica: Este método selecciona características

ecológicas claves para el desarrollo de indicadores que permitan conocer el


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estado del ecosistema y su capacidad para proveer servicios

ecosistémicos.

Análisis de fragmentación del paisaje: Mediante el análisis de las

estructuras de patrones y procesos a escala de paisaje que determinan las

funciones ecológicas, y por ende la provisión de servicios ecosistémicos.

Análisis de diversidad funcional: El método consiste en la identificación y

selección de atributos de la biodiversidad que en la generación de

funciones ecosistémicas, suministran servicios ecosistémicos.

Mapeo participativo: Consiste en la generación de mapas de provisión de

servicios y demanda, por medio de talleres participativos con expertos, los

cuales asignan valores a los ecosistemas según su capacidad de suministro

de servicios.

5.3 Representación de la distribución espacial del servicio ecosistémico

de regulación hídrica

La representación espacial o el mapeo es una herramienta de utilidad para ilustrar

y cuantificar, es de utilidad tanto para representar la oferta y la demanda, como

también los desajustes (trade-offs) y acoples o sinergias entre servicios; es de

gran utilidad para la comunicación y soporte de la toma de decisiones Crossman

et al (2009).

Varios autores como Naidoo & Ricketts (2006), Verburg et al. (2009) y Eigenbrod

et al. (2010) han evaluado y mapeado SE a través del análisis de coberturas de la

tierra, este enfoque presenta limitaciones, especialmente porque no considera que

en un mismo tipo de cobertura varia la provisión de un servicio, por la variaciones

de otros factores biofísicos (Eigenbrod et al., 2010). Otros autores como, Lavorel

et al. (2011), Calzolari et al. (2016) han incluido otro tipo de variables como suelos,

topografía, geología entre otras variables, que tienen efecto sobre las funciones

ecológicas que permiten que se preste el servicio y permiten mejores

aproximaciones.


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Los servicios hidrológicos usualmente se mapean usando modelos hidrológicos

que incluyen variables como el suelo, la vegetación, cobertura de la tierra,

topografía, variables hidrológicas y climaticas como las principales variables de

entrada Baker & Weller (2006), Guo et al.(2001), Crossman et al. (2011); Laterra

et al. (2012).

Ademas de incluir variables biofísicas en este tipo de análisis, también se incluyen

procesos a escala de paisaje, Baker et al (2006), propone un modelo conceptual

que involucra tres conceptos funcionales conectividad, retención y agregación. La

conectividad se entiende como la conexión que proporcionan los bosques a las

áreas fuentes de escorrentía (Áreas agrícolas, ganaderas, urbanas) con los ríos u

otros cuerpos de agua y a través de ella fluye el agua de escorrentía y subterránea

llevando consigo sedimentos y nutrientes. La cantidad de estos elementos que

llegan al cuerpo de agua, va depender de la capacidad de retención que tenga el

bosque (determinada por el área de la vegetación), características del suelo,

topografía y tipo de vegetación. Para evaluar a nivel de cuenca se requiere

analizar la agregación, la cual es la separación o espaciamiento existente entre los

elementos de la vegetación, de la conectividad de retención en todas las rutas de

flujo que entran en la red hidrográfica.

A continuación se presentan las principales variables y sus relaciones con los

procesos hidrológicos.

5.3.1 Coberturas vegetales en la RH

El papel que desempeña la vegetación en la prestación de este servicio

(Regulación hídrica) es muy importante. Diversos estudios destacan que la

capacidad de amortiguamiento no solo está determinada por una serie de factores

físicos (pendiente, escorrentía, tasa de infiltración del suelo, contenido de


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humedad del suelo, pH, entre otros) sino también biológicos como el estado de

sucesión, estructura y composición de la vegetación (Wenger, 1999).

La cubierta vegetal brinda un amortiguamiento del flujo hídrico: reduce la

velocidad del flujo al proporcionar una mayor resistencia al flujo del agua. Esta

reducción del flujo genera una disposición de algunas partículas en suspensión y

el estancamiento de las aguas que se encuentran en el borde externo de la zona

de amortiguamiento, promoviendo la infiltración del agua y deposición de

partículas, lo que se traduce en una reducción de la salida del agua, aumento de

la infiltración y mejora en la calidad del agua (Helmers et al. 2006)

La suma de las características de retener, absorber y filtrar nutrientes y

sedimentos, se resume como la capacidad de amortiguamiento (Pinay,1998), los

procesos que determinan la capacidad de amortiguamiento incluyen la infiltración

de agua, la sedimentación de partículas, posible adsorción de contaminantes

solubles por la vegetación del suelo y el aumento de la resistencia a la erosión, los

cuales están determinados por factores físicos como la pendiente, escorrentía, tipo

de suelo, pH, entre otros; y biológicos como el estado sucesional, estructura y

composición de la vegetación (Wenger,1999). Estudios han demostrado como la

densidad del bosque es importante en la capacidad de amortiguamiento, puesto

que los troncos de la vegetación ofrecen una resistencia al flujo del agua,

reduciendo la velocidad y asentamiento de partículas (Vigiak et al. 2007).

5.3.2 Geología en la RH

La relación de la geología con el servicio ecosistémico de regulación hídrica y las

propiedades que permiten su provisión, está asociada principalmente a funciones

de almacenamiento y trasporte del agua proveniente de precipitaciones y otras

fuentes naturales.


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Estas funciones están relacionadas con la naturaleza permeable o poco

permeables de las unidades litológicas (porosidad primaria), también con los

rasgos estructurales y tectónicos que permitan conocer el fracturamiento de las

rocas - porosidad secundaria (Alarcon, 1998), existen ambientes que presentan

ambos tipos de porosidad (Ingeominas, 2004).

El medio poroso o las áreas de porosidad primaria, está compuesto por los

materiales no consolidados y rocas de origen sedimentario, donde el agua

almacenada se desplaza por los espacios libres entre las partículas; contrario del

medio fracturado, en donde el flujo de agua es posible a través de

discontinuidades como fallas y diaclasas que caracterizan los macizos

hidrogeológicos conformados por rocas de origen ígneo y metamórfico

(Ingeominas, 2004; Vargas, 2005).

De acuerdo con Ingeominas (2004), “la granulometría fina (arcillas y limos) se

caracteriza por tener baja permeabilidad y porosidad efectiva aunque presenta alta

porosidad total. En esta litología el volumen total de agua almacenada es elevado,

pero el volumen extraíble es escaso. Las velocidades de flujo son muy bajas y

existe tendencia hacia el aumento de la salinidad del agua. Las granulometrías

medias (arenas) y, particularmente, las gruesas (gravas) son lo suficientemente

porosas para almacenar el agua y con la permeabilidad necesaria para permitir

que el agua fluya a través de ellas en cantidades económicamente importantes y

de calidad deseable para su aprovechamiento”

5.3.3 Suelos en la RH

Los suelos influyen en múltiples funciones entre las que se incluye el ciclo del

agua, el volumen de agua precipitada que llega a los acuíferos depende de las

características intrínsecas del suelo, contenido de humedad, conductividad

hidráulica, el desarrollo radicular de las plantas, las cantidades de materia

orgánica y de las características de la zona no saturada (Alarcon, 1998).


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De acuerdo con Calzolari et al. (2016) los suelos regulan una fracción del agua de

la precipitación por medio de la infiltración, regulando así escorrentía, transporte

de nutrientes, contaminantes y sedimentos, y contribuyendo a la recarga de aguas

subterráneas; la infiltración del suelo depende de varios factores como, las

condiciones de humedad, características estructurales del suelo como textura,

estabilidad, características de la precipitación (duración e intensidad).

5.3.4 Pendientes en la RH

La pendiente es un parámetro incluido frecuentemente en el análisis y mapeo de

servicios ecosistémicos (Lavorel et al., 2011), entre los que se incluye la

regulación hídrica Guo et al. (2001). Esta variable se incluye principalmente por la

relación positiva que tiene con el flujo de escurrimiento superficial, disminuyendo

la infiltración y por lo tanto la RH.

6. METODOLOGÍA

6.1 Descripción general del área de estudio

La Cuenca alta del rio Chicamocha se sitúa en la alta montaña de los andes

colombianos, en la cordillera oriental, ubicándose en el departamento de Boyacá

(Ver Figura 2). Posee una extensión de 2140,46 km2, provee bienes y servicios a

22 municipios del departamento, cuya población cercana es de 520.000 habitantes

(34% del total poblacional del departamento), y diversas industrias (siderurgias,

cementaras, caleras, chircales, carrocerías, termoeléctricas, etc)

(CORPOBOYACA, 2006).


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Figura 2. Localización general del área de estudio

Está formada por un altiplano y sus bordes, constituido por rocas sedimentarias

dominantes que proveen recursos mineros como carbón, calizas y materiales de

construcción con algunos afloramientos de rocas ígneas volcánicas. Presenta una

zona de topografía ondulada en la parte central, y una zona de grandes escarpes

con alturas que llegan hasta los 3800 m.s.n.m. hacia el costado occidental de la

cuenca (CORPOBOYACA, 2006).

El clima de la cuenca alta del rio Chicamocha se caracteriza por bajas

temperaturas medias del aire resultantes de la altitud, y precipitación de régimen

bimodal. La temperatura media en la cuenca es de 13 °C, la precipitación

presenta un gradiente positivo que va de suroriente a noroccidente, determinando

territorios secos y húmedos. Las zonas secas presentan precipitaciones anuales


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comprendidas entre los 650 mm – 800 mm, situándose en la parte sur de los ríos

Chulo y Tuta, parte sur oriental del cauce del rio Chicamocha. Hacia el eje del

páramo de Pan de azúcar se presentan precipitaciones en el rango de los 900 mm

hasta 1200 mm en la parte alta de esta, al igual que hacia el flanco suroriental, en

el rio Chiquito. La ETP de la cuenca presenta valores que oscilan entre los 1250 y

1340 mm (CORPOBOYACA, 2006).

El sistema hídrico de la cuenca posee un área total de 212.759 ha, conformada

por las subcuencas de los ríos Chulo, Tuta, Embalse de la copa, rio Pesca, Tota,

Chiquito, Chiticuy, Surba, Sotaquirá, Piedras, Salitre y Chicamocha. Respecto a la

vegetación natural, la cuenca se encuentra circundada por relictos de áreas de

bosque alto andino y paramo (CORPOBOYACA, 2006).

6.2 Métodos

Para la determinación de la regulación hídrica potencial de la cuenca alta del rio

Chicamocha se implementó la siguiente metodología, partiendo de la recopilación

y tratamiento de información geográfica (Figura 3)

6.2.1 Recopilación y tratamiento de información geográfica

Se obtuvo información geográfica de cartografía base del IGAC 2012 (drenajes,

municipios, curvas de nivel), también se obtuvo geopedología de esta misma

entidad (IGAC, 2014), información geológica del servicio geológico colombiano

(SGC, 2015) a escala 1:100.000, y fue seleccionada la subzona hidrográfica (SZH

Río Chicamocha) de acuerdo con la delimitación propuesta por el IDEAM 2012. Se

emplearon las coberturas de la tierra CORINE Land Cover (CLC) para los

períodos 2002 y 2009, proporcionadas por el Instituto de Hidrología, Meteorología

y Estudios Ambientales de Colombia (IDEAM). La información fue trabajada a

escala 1:100.000.


CHICAMOCHA.

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Figura 3. . Metodología empleada - Valoración ecológica de la regulación hídrica potencial de la cuenca

alta del rio Chicamocha

A partir del modelo digital del terreno (DEM) obtenido de la NASA con resolución

de 90m como parte del proyecto Shuttle Radar Topography Misión SRTM,

desarrollado por la National Geospatial – Intelligence Agency NGA y la National

Aeronautics and Space Administration NASA en el año 2000 (Farr et al, 2007).Se

generó un DEM correcto hidrológicamente aplicando la herramienta FILL,

empleando el software ArcGis 10.2 (ESRI, 2011), a partir de este se derivó la

pendiente.

6.2.2 Objetivo 1: Variación espacial del servicio de regulación hídrica

potencial

Para determinar la distribución espacial del servicio ecosistémico de regulación

hídrica potencial, se aplicó un análisis multicriterio que integra las propuestas de

evaluación ecológica de servicios de Baker y Weller (2006), Naidoo & Ricketts

(2006), Chavez (2011), y Lavorel et al. (2011). El método asume que el potencial

que posee un área para regular la escorrentía del flujo, depende del tamaño de la


CHICAMOCHA.

16

zona en relación con las zonas adyacentes o zonas de tierras altas, la pendiente,

los suelos, la geología y de la cobertura vegetal (Geta et al, 1994; Dingman, 1997;

Hollis & Stevenson, 1997; Jackson et al, 2000; Prior & Johnes, 2002; Garzón,

2012; Quintas-Soriano et al, 2014; Gaspari et al, 2015).

El análisis multicriterio (MCA) se ha usado en estudios de distintas disciplinas,

entre ellas los recursos naturales, aplicándose en la evaluación de servicios

ecosistemicos (Belton & Stewart, 2002; Koschke et al, 2012; Schwenk et al, 2012;

Fontana et al, 2013). Los MCA son análisis que permiten evaluar objetivos que

son demasiados complejos para ser evaluados por un único criterio, y que por

tanto son usados varios criterios que se consideran simultáneamente (Koschke et

al, 2012). Por ende es posible integrar diversos datos aplicándolos en un marco

que permita evaluar un objetivo particular (Belton & Stewart, 2002; Mendoza &

Martins, 2006). El uso de estos métodos requiere la aplicación bien sea

implícitamente o explícitamente de pesos (Koschke et al, 2012). Para la

evaluación de la regulación hídrica potencial de la cuenca se aplicaron pesos

explicitos para las principales variables biofísicas que intervienen en la regulación

hídrica: cobertura natural, geología, geopedologia, pendientes; asignándoles un

valor de 1 a 5, a partir de una revisión bibliográfica, siendo 5 lo más favorable para

la regulación.

6.2.2.1 Calificación de variables biofísicas

Coberturas vegetales

Para la variable coberturas vegetales, se usaron las capas de cobertura de la

tierra para los periodos 2002-2005 y 2007-2009 (en adelante se hará referencia

como CLC 2002 y CLC 2009), nivel 3 de la CORINE land cover. Para la

calificación de coberturas de la tierra se utilizó y modifico el método propuesto por

Nieto et al. (2015), en donde se evalúan los procesos ecológicos que inciden en la

regulación hídrica (escorrentía, infiltración, interceptación y evapotranspiración) de

acuerdo con la importancia que tienen estas en las entradas y salidas de agua en

el sistema. Los valores propuestos fueron modificados en una escala del 1 a 5, de


CHICAMOCHA.

17

forma ascendente, teniendo como base la revisión de literatura (Sarmiento, 2000;

Bruijnzeel et al, 2004; Buytaert et al, 2004; Poulenardd et al, 2004; Rincón et al,

2005; Buytaert et al, 2007; García, 2007; Ataroff y Sanchez, 2009; Celleri &

Feyen, 2009; Tobón et al, 2009) y analizando el desempeño de las coberturas

naturales en los distintos procesos ecológicos (Figura 3), obteniendo la calificación

en cuanto a la regulación hídrica, de las coberturas vegetales presentes en la

cuenca (Tabla 1).

Tabla 1. Calificación de coberturas vegetales en la regulación hídrica

Cobertura vegetal Proceso ecológico

Valor Es If It ETP

Bosque

Alto 4 5,0 5 2,25 5,0

Bajo 3,5 4,3 5 2 4,5

Fragmentado 3 3,6 4,5 2 4,0

Arbustos Densos 2 2,9 4 2 3,3

Abiertos 1,5 2,9 3,5 1,75 3,0

Plantación forestal 3 1,4 4 2,5 3,4

Cultivos 1 2,1 3,5 1,75 2,6

Pastos introducidos

Enmalezados 1 2,1 3 1,5 2,4

Limpios 0,5 1,4 2,5 1,25 1,7

Vegetación secundaria baja

Alta 2 2,9 3,5 1,75 3,1

Baja 1 2,1 3 1,75 2,4

Herbazal denso de tierra firme

Densos 4,5 4,3 3,5 2 4,4

Abiertos 1 2,1 3 1,25 2,3

Fuente: modificado de Nieto, M., Cardona, L. y Agudelo, C. (2015). Donde Es es escorrentía superficial, If es infiltración, It es interceptación, ETP es evapotranspiración.

Potencial de escorrentía

Potencial de infiltración

Potencial de

interceptación

Potencial Evapotranspiración

Figura 4. Escala del potencial de las coberturas vegetales en los procesos ecológicos de regulación hídrica


CHICAMOCHA.

18

Los procesos ecológicos que favorecen una buena regulación hídrica son una baja

escorrentía superficial, buena interceptación de la lluvia e infiltración del agua, al

igual que una evapotranspiración por parte de la vegetación la cual afecta los

esquemas de precipitación (en forma de vapor que sube a la atmosfera y precipita

en lluvia, nieve o granizo), incorporándose nuevamente al ciclo hidrológico.

(Grupo Pronatura s.f., Secretaría del Convenio sobre la Diversidad Biológica

2010).

Se asignó la máxima calificación a los bosques (5), debido a que presenta los

valores más bajos de escorrentía superficial por el efecto protector que presenta el

dosel y el mantillo del bosque, valores de infiltración altos y regulares,

interceptación alta de la lluvia por la influencia de las copas de los aboles,

aumentando así la recarga de las capas profundas del subsuelo, y manteniendo

un flujo constante hacia los caudales. Autores como Beven & German (1981),

Moreno et al. (1996) Afirman que una gran parte de la precipitación que llega al

suelo del bosque fluye a través de las vías de circulación rápida correspondiente a

la alta presencia de macroporos en el suelo, originados por las raíces muertas y la

actividad de microorganismos, reduciendo la retención capilar y favoreciendo la

recarga en el subsuelo.

Contrario a esto, otras coberturas como los pastos o cultivos no presentan estas

características por el deterioro de las propiedades físicas de sus suelos debido a

las actividades productivas realizadas como el laboreo con maquinaria pesada en

los cultivos o las pisadas del ganado en los pastos (Ortega et al, 2012), por tanto

estas coberturas presentan una baja calificación (Tabla 1, Figura 4).

Geopedología

Para esta variable, se utilizó la información de la capa de geopedología (IGAC,

2015) identificando la textura de cada unidad. Las unidades de geopedología del

área de estudio fueron clasificadas de acuerdo a su capacidad para regular el

agua evaluando el tipo de textura del suelo (Quintas-Soriano et al, 2014). Texturas


CHICAMOCHA.

19

arcillosas retienen gran cantidad de agua debido a la microporosidad que poseen,

y presentan una permeabilidad baja, lo que dificulta el paso del agua a través del

perfil del suelo, desfavoreciendo la recarga de caudales. La textura arenosa,

contrario a la arcillosa, presenta gran cantidad de macroporos, teniendo una

excelente aireación, su permeabilidad es muy alta reteniendo menor cantidad de

agua, favoreciendo el proceso de regulación hídrica (Rawls et al, 1992; Quintas-

Soriano et al, 2014; Cahn, 2015). En la tabla 2, se presentan valores promedios de

porosidad, densidad y agua retenida en el suelo, según la clase de textura:

Tabla 2. Valores medios de porosidad, densidades y humedades a capacidad de campo y punto de marchitez para diferentes texturas

Clase textural

Porosidad Agua retenida

Porosidad Densidad ap -33 kPa -1500 kPa

% g/cm3 cm3/cm3 cm3/cm3

Arena 43.7 1.49 0,091 0,033

Arena franca 43.7 1.49 0,125 0,055

Franco arenosa 45.3 1.45 0,207 0,095

Franca 46.3 1.42 0,27 0,117

Franco limosa 50.1 1.32 0,33 0,133

Franco arcillo arenosa 39.8 1.6 0,255 0,148

Franco arcillosa 46.4 1.42 0,318 0,197

Franco arcillo limosa 47.1 1.4 0,366 0,208

Arcillo arenosa 43 1.51 0,339 0,239

Arcillo limosa 47.9 1.38 0,387 0,25

Arcilla 47.5 1.39 0,396 0,272 Fuente: modificado Rawls et al, 1992.

Con base en la información anterior, y al efecto que tiene la textura en el

movimiento del agua en el suelo (Figura 5), se asignó una calificación a cada tipo

de textura en un rango de 1 (bajo) a 5 (alto) según su capacidad para permitir el

movimiento del agua en el suelo (Tabla 3):


CHICAMOCHA.

20

Figura 5. Textura del suelo en el movimiento del agua en el suelo

Fuente: modificado de Cahn, 2015

Tabla 3. Calificación de textura del suelo en la regulación hídrica

TEXTURA DEL SUELO CALIFICACIÓN

Arcillosa 1

Franco arcillosa 2

Franco arenosa 3

Arenosa 4

Franca 5

Las texturas que mejor regulan el agua en el suelo son las arenosas y francas, al

poseer poros de diámetros mayores facilitan el flujo del agua a través del perfil.

Esta última al poseer una mezcla de las demás (arena, arcilla) permite la

penetración del agua y filtran la contaminación gruesa (Iriarte et al, 2000; Cahn,

2015).

Geología

La calificación de la geología fue realizada evaluando el tipo de roca que

predomina las formaciones geológicas de la cuenca, teniendo en cuenta el

potencial que poseen de almacenar y liberar agua; esto dependerá de la porosidad


CHICAMOCHA.

21

y permeabilidad del tipo de material que conforma la formación geológica

(Langmuir, 1997; Velez, 1999; Torres et al, 2014) (ver Figura 6 y Tabla 4).

Tabla 4. Propiedades hidráulicas de diferentes tipos de rocas y sedimentos

Calificación Mayor Conductividad Hidráulica (K)

Log K (m/s)

Mayor porosidad n(%)

5

Gravas bien clasificadas 0 a -2 Arcillas no consolidadas 40 a 80

Arenas lavadas y Calizas cavernosas

-2 a -6 Limos, Tobas 35 a 50

Basaltos permeables -2 a -7 Arenas bien clasificadas 25 a 50

Arenas bien clasificadas -3 a -5 Arenas y gravas mal clasificadas 25 a 40

Rocas ígneas y metamórficas fracturadas

-4 a -8.5 Gravas

25 a 40

4

Arenas limosas, arenas finas -5 a -7

Limos, Loess -5 a -9 Areniscas 5 a 30

Limos arenosos, arenas arcillosas

-6 a -8

Calizas y Dolomías -6 a -9.5

Basaltos fracturados 5a 50

Areniscas -6 a -10 Calizas cavernosas y Dolomías 0 a 20

3 Till glaciar -6 a -12 Rocas cristalinas fracturadas 0 a 10

Arcillas marinas no meteorizadas

-9 a -12.5

2 Pizarras -9 a -13 Pizarras 0 a 10

1 Rocas cristalinas densas de origen ígneo o metamórfico

-10 a -14

Rocas cristalinas densas de origen ígneo o metamórfico

0 a 5

Menor Conductividad Hidráulica Menor porosidad Fuente: modificado Langmuir, D.M. (1997)


CHICAMOCHA.

22

Figura 6. Permeabilidad y conductividad hidráulica para distintos tipos de rocas y sedimentos

Figura 7. Permeabilidad y conductividad hidráulica para distintos tipos de rocas y sedimentos. Fuente:

Freeze, R.A. y Cherry, J.A. (1979)

Con base en la información anterior, fue realizado una calificación de las

formaciones geológicas presentes en la cuenca, respecto al tipo de material que

las conforman según el potencial que poseen para regular el agua (capacidad para

filtrar y conducir el agua de los diferentes tipos de rocas y sedimentos), donde los

materiales granulares bien clasificados, como gravas y arenas, tienen un mayor

potencial de regulación por la elevada porosidad y permeabilidad que poseen

(mayor conductividad hidráulica 1y porosidad). Por el contrario, rocas y sedimentos

que son poco permeables poseen una baja calificación, por su baja permeabilidad

1 La conductividad hidráulica expresa la capacidad de un medio poroso para transmitir agua, y depende

principalmente de su estructura, del contenido de humedad del suelo y de la temperatura del agua. Filgueira et al, 2006.


CHICAMOCHA.

23

y conductividad hidráulica, como las pizarras y arcillas. También se incluyó

información de localización de fracturas que se encuentran en la cuenca, esto

dada la importancia que tiene en la porosidad secundaria de las rocas.

Pendiente

Los valores de la pendiente fueron reclasificados en función a la resistencia que

presenta la pendiente al flujo de la escorrentía, donde los valores bajos de

pendiente desfavorecen el flujo de la escorrentía, favoreciendo la regulación

hídrica (Chavez 2011). Para el análisis de pendientes de la cuenca hidrográfica, se

usó los rangos de pendiente establecidos por el IDEAM (2010):

Tabla 5.Rango de pendiente. La columna clase hace referencia a la clase agrologica de acuerdo con la clasificación IDEAM (2010) y la columna valor se refiere al valor asignado de acuerdo con su efecto en la regulación hídrica .

RANGO DE PENDIENTE

Clase Valor

(Grados)

0 - 3 1 5

3.000001 - 7 2 5

7.000001 - 12 3 4

12.000001 - 18 4 3

18.000001 - 30 5 2

30.000001 - 50 6 1

> 50 7 1

Donde las clases 1 y 2 por presentar baja pendiente (0°-7°), favorecen una buena

regulación hídrica, y las clases 6 y 7 los que menos favorecen la regulación hídrica

(>30°), por el incremento de la escorrentía superficial.

6.2.2.2 Análisis multicriterio

Para el análisis multicriterio se empleó la función Weighted overlay en el software

Arcgis 10,2. Esta herramienta superpone varios rasters con una escala de

medición común y pondera cada uno según su importancia, permitiendo aplicar

pesos a capas de entradas y combinarlas en una sola salida (ESRI, 2005). Las

capas de entrada en esta herramienta fueron las calificadas anteriormente


CHICAMOCHA.

24

(cobertura natural, geopedología, geología, pendiente), asignándoles una

ponderación según su potencial de regular el agua. La información resultante de la

superposición se reclasifico en 3 tipos de áreas, áreas de alta, media y baja

regulación hídrica potencial.

6.2.3 Objetivo 2: Tendencia del servicio de regulación hídrica potencial

De acuerdo con el marco conceptual presentado en la figura 1, se asume que la

variación de las propiedades ecosistémicas tiene impacto en la provisión del

servicio, por lo tanto la estimación de la variación (tendencia) de la provisión del

servicio ecosistémico se calculará a través de la variación de los factores que

tienen efecto directo sobre las propiedades ecosistémicas.

De acuerdo con Turner (1990) factores como la pendiente, la geología y los suelos

tienen pequeñas variaciones en grandes periodos de tiempo, por lo tanto para

documentar los cambios en las funciones del paisaje es necesario analizar

variables más sensibles, eg. Como el cambio de uso del suelo representado por

las coberturas vegetales. Bajo este supuesto, se aplicó la metodología

mencionada en los párrafos anteriores para los dos periodos de estudio 2002-

2009 (considerando como única variable de cambio las coberturas vegetales),

teniendo como resultado superficies de RHP para los dos periodos. Empleando el

software Arcgis 10.2 (ESRI, 2011).

Haciendo la comparación de estos periodos, se evaluó la tendencia, es decir qué

tipo de cambios están ocurriendo en la cuenca, se consideraron áreas de perdida,

áreas constantes y áreas de ganancia aquellos lugares en donde se aumentaron

las hectáreas de buena regulación hídrica.


CHICAMOCHA.

25

7. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS.

7.1 Objetivo 1: variación espacial del servicio de regulación hídrica

potencial de la cuenca alta del Río Chicamocha.

A continuación se presentan los resultados de la clasificación de variables

biofísicas utilizadas en el análisis multicriterio (MCA por sus siglas en ingles) y la

distribución espacial de la regulación hídrica (RH) para estas variables; donde se

describe las principales características biofísicas de la cuenca con base en las

variables empleadas:

7.1.1 Distribución de la RH: variable geológica.

La sub zona hidrográfica (SZH) de la cuenca alta de Río Chicamocha se

caracteriza por tener una gran cantidad de rocas sedimentarias, formadas en

diferentes ambientes geológicos que van desde continentales a marinos.

(CORPOBOYACA, 2006).

La sucesión estratigráfica de la cuenca contiene rocas de diferentes edades,

empezando en el paleozoico con la formación cuche que se localiza al norte de la

cuenca; en el jurásico las formaciones de Girón, Montebel, Rusia y Arcabuco,

ubicadas en límite occidental y principalmente hacia la parte norte en el flaco

oriental del anticlinal de Arcabuco; una sucesión extensa de secuencias

sedimentarias del cretácico inferior, esta se diferencia en dos grandes

subregiones (Duitama y alrededores de Tunja). El cretácico superior está

conformado por una sucesión de sedimentos de un gran espesor bien diferenciada

entre si y al final de la secuencia aparecen afloramiento de rocas sedimentarias

terciarias. Al final, se pueden diferenciar las rocas ígneas volcánicas de iza del

terciario-cuaternario y un extenso registro del cuaternario que contiene depósitos

glaciales, aluviales y de talud esencialmente (CORPOBOYACA, 2006). A


CHICAMOCHA.

26

continuación se muestra la regulación hídrica potencial (RHP) de la cuenca a partir

de la clasificación de las unidades geológicas (Figura 8):

Figura 8. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rio Chicamocha a partir de unidades geológicas

La siguiente tabla muestra la calificación de cada unidad geológica presente en la

cuenca, con base en la porosidad de la roca y sedimentos de cada unidad que

permiten una mejor regulación del agua:

Tabla 6. Clasificación de unidades geológicas, basándose en la porosidad de la roca y sedimentos.

N UNIDADES GEOLOGICAS VALOR RH

1 FORMACION RUSIA 4

2 FORMACION MONTEBEL 2

3 ABANICOS ALUVIALES 5

4 FORMACION TIBASOSA SUPERIOR 4

5 FORMACION UNE 4

6 FORMACION TIBASOSA INFERIOR 4


CHICAMOCHA.

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N UNIDADES GEOLOGICAS VALOR RH

7 GRUPO GUADALUPE - FORMACION PLAENERS 3

8 FORMACION GIRON 2

9 GRUPO GUADALUPE - FORMACION LABOR Y TIERNA 5

10 FORMACION GUADUAS 2

11 FORMACION TILATA 4

12 TALUDES 3

13 FORMACION CONEJO 3

14 FORMACION CUCHE 4

15 MIEMBRO CONGLOMERATICO INFERIOR 4

16 ALUVIONES 5

17 MIEMBRO LIMOLITICO 3

18 GRUPO CHURUVITA 4

19 FORMACION RITOQUE 3

20 FORMACION ARCABUCO 4

21 TIBASOSA 4

22 FORMACION CUMBRE 4

23 FORMACION PAJA 3

24 FORMACION ROSA BLANCA 2

25 FORMACION CONCENTRACIÓN 3

26 FORMACION PICACHO 4

27 FORMACION ARCILLAS DE SOCHA 3

28 FORMACION BOGOTA 4

29 FORMACION ARENISCAS DE SOCHA 4

30 FORMACION SAN GIL INFERIOR 3

31 FORMACION SAN GIL SUPERIOR 3

32 ANDESITAS 3

Tabla 7. Distribución de la RH a partir de porosidad y conductividad hidráulica de las rocas y sedimentos que forman las unidades geológicas.

SUBCUENCAS Valor RH

1 (ha) 2 (ha) 3 (ha) 4 (ha) 5 (ha)

CAUCE RIO CHICAMOCHA

0,0 2812,7 2761,4 19742,0 12377,1

EMBALSE LA COPA 0,0 0,0 8071,6 21474,8 2548,7

R. DE PIEDRAS 0,0 302,9 2566,9 1835,4 697,6

R. JORDAN 0,0 5555,9 3860,4 16148,9 6241,1

R. SOTAQUIRA 0,0 49,7 7978,9 4615,0 1313,3

R. SURBA 0,0 781,2 365,8 5974,6 1545,8

RIO CHIQUITO 0,0 1125,4 4512,4 3799,1 6225,4

RIO CHITICUY 0,0 336,8 263,1 6206,4 4277,4


CHICAMOCHA.

28

SUBCUENCAS Valor RH

1 (ha) 2 (ha) 3 (ha) 4 (ha) 5 (ha)

RIO PESCA 0,0 657,0 4637,4 14389,6 2172,2

RIO SALITRE 0,0 436,1 893,7 4497,5 1085,7

RIO TOTA 0,0 1713,8 7034,7 2136,6 5566,7

RIO TUTA 0,0 1569,0 911,1 6710,3 3266,2

TOTAL 0,0 15340,4 43857,4 107530,4 47317,2

En el área de la cuenca son dominante las rocas y sedimentos en la categoría 4

con 50,2% del terreno, seguido de las categorías: 5 con 22,1%, 3 con 20,5% y 2

con 7,2% (Ver Tabla 6) ; con todo lo anterior se puede decir, que en la mayor parte

de la cuenca la regulación hídrica es alta por el parámetro geológico; debido a que

las categorías 4 y 5 son rocas y sedimentos con mayor porosidad y mayor

conductividad hidráulica, estas son variables que favorecen la regulación hídrica.

(Langmuir, 1997; Vélez, 1999; Torres et al, 2014)

Las subcuencas con mejor regulación hídrica en su territorio son: Rio Chiquito con

39,7% en la categoría 5 y 24,3% en la categoría 4, Rio Chiticuy con 38,6% en la

categoría 5 y 56% en la categoría 4, Cauce del Rio Chicamocha con 32,8% en la

categoría 5 y 52,4% en la categoría 4 y el Rio Surba con 17,8% en la categoría 5 y

68,9% en la categoría 4;por otro lado las sub cuencas con menor regulación

hídrica en su territorio son: Rio Jordán con 17,5% en la categoría 2 y 12,1% en la

categoría 3 y el Rio Tota con 10,4% en la categoría 2 y 42,8% en la categoría 3

(Ver Tabla 7)


CHICAMOCHA.

29

7.1.2 Distribución de la RH: variable geopedologica.

La Figura 9 muestra espacialmente la distribución de la RH con base en la

calificación realizada a la geopedologia en la cuenca, teniendo en cuenta los

parámetros establecidos en la Tabla 8:

Figura 9. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rio Chicamocha a partir de texturas del suelo


CHICAMOCHA.

30

Tabla 8. Calificación de textura del suelo en la regulación hídrica

TEXTURA DEL SUELO CALIFICACIÓN

Arcillosa 1

Franco arcillosa 2

Franco arenosa 3

Arenosa 4

Franca 5

En la Tabla 9, se muestra la RH para cada subcuenca, de acuerdo a la

calificación de textura (Tabla 10) de las asociaciones geopedologicas presentes en

cada subcuenca:

Tabla 9. Distribución de la regulación hídrica en la sub cuencas a partir de la textura del suelo

SUBCUENCA Valores RH

1 (ha) 2(ha) 3(ha) 4(ha) 5(ha)

CAUCE RIO CHICAMOCHA

10758,5 23561,8 1060,0 2312,9 0

EMBALSE LA COPA 3379,6 14768,6 5065,2 8881,7 0

R. DE PIEDRAS 21,5 4621,7 0,0 759,7 0

R. JORDAN 1108,9 24704,6 1578,9 4414,0 0

R. SOTAQUIRA 2104,4 6796,4 116,7 4939,4 0

R. SURBA 1412,6 4033,3 42,2 3179,3 0

RIO CHIQUITO 5792,6 7013,2 1391,9 1464,7 0

RIO CHITICUY 1523,5 7143,1 790,3 1626,9 0

RIO PESCA 5996,2 6889,9 2434,5 6535,7 0

RIO SALITRE 794,4 2773,0 1175,9 2169,7 0

RIO TOTA 5141,3 4177,3 863,9 6269,2 0

RIO TUTA 266,5 9079,5 29,8 3080,8 0

Total 38299,8 115562,3 14549,3 45634,1 0,0

En área de la cuenca alta del Río Chicamocha, la textura del suelo que domina es

el franco arcilloso con el 53.99% del total del área, seguido de las texturas,

arenoso con 21.32%, arcillosa con 17,89% y por último la textura franco arenosa

con 6.79%; por lo tanto la cuenca presenta una regulación hídrica baja al tener

más de 50% del área de la cuenca en textura franco arcillosa, la cual tiene una

capacidad baja de infiltración, esto se debe a que entre más arcilloso es el suelo

tiene mayor capacidad de retener el agua y la infiltración del agua es menor

(Rawls et al, 1992).


CHICAMOCHA.

31

Las tres sub cuencas que en su área presentan más textura franco arcillosa son:

Río Jordán con 24704 Ha, el cauce del Rìo Chicamocha con 23561,8 ha y

embalse de la copa con 14768,6; por otro lado las cuencas que contienen más

textura arenosa son el embalse de la copa con 8881,7 Ha, Río Pesca con 6535,7

Ha y el Río Tota con 6269,2 Ha; la textura arcillosa es más amplia en el cauce de

Río Chicamocha con 10758,5 Ha, Río Pesca 5996,2 y en Rìo chiquito con 5792,6

Ha; por último la textura franco arenosa se encuentra en mayor cantidad en el

embalse de la copa con 5065,2 Ha, Río Pesca con 2434,5 Ha y el Río Jordán con

1578,9 Ha.


CHICAMOCHA.

32

7.1.3 Distribución de la RH: varibale pendientes.

La cuenca alta de Río Chicamocha está conformada por altiplanicies, en sus

bordes se encuentra la alta montaña de los Andes ecuatoriales de Colombia. En

términos generales las montañas se agrupan en crestones, crestas, filas y vigas;

mientas que las altiplanicies se conforman por lomas, glacis y formas aluviales

con relieve plano como lo son los valles que incluyen planos de inundación y

terrazas. (CORPOBOYACA, 2006). Con base en la calificación asignada a cada

rango de pendientes en la cuenca (Tabla 10), se determinó la distribución espacial

de la RHP para esta variable:

Figura 10. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rio Chicamocha a partir de variable pendientes.


CHICAMOCHA.

33

Tabla 10. Rango de pendiente (IDEAM ,2010)

RANGO DE PENDIENTE (Grados)

VALOR

0 – 3 1

3.000001 – 7 2

7.000001 – 12 3

12.000001 – 18 4

18.000001 – 30 5

30.000001 – 50 6

> 50 7

En la tabla 11 se enseña las áreas para cada subcuenca correspondiente a las

categorías calificadas de pendiente en la cuenca, de acuerdo al favorecimiento de

la pendiente en la RH (tabla 10):

Tabla 11. Distribución de tipos de pendientes por sub cuenca en hectáreas

SUB CUECAS CATEGORIAS

1 (Ha) 2 (Ha) 3 (Ha) 4 (Ha) 5 (Ha) 6 (Ha) 7 (Ha)

CAUCE RÌO CHICAMOCHA

10695,61 6858,43 8254,45 6468,67 4693,66 719,11 3,31

EMBALSE LA COPA 5208,37 11966,68 9965,75 4122,67 801,86 29,79 0,00

R. DE PIEDRAS 356,66 1629,37 1744,40 1026,12 484,92 161,37 0,00

R. JORDAN 5631,23 12579,86 9002,52 3623,68 958,26 10,76 0,00

R. SOTAQUIRA 1619,44 2701,00 3823,94 3080,83 2311,25 420,38 0,00

R. SURBA 1106,39 1156,86 1764,26 1940,52 2122,57 573,47 3,31

RÌO CHIQUITO 4125,98 2406,41 3971,24 3204,96 1848,67 105,09 0,00

RÌO CHITICUY 1583,86 2149,05 3009,67 2396,48 1631,86 312,80 0,00

RÌO PESCA 1640,13 4563,74 7137,31 5331,67 3018,77 164,68 0,00

RÌO SALITRE 733,18 2178,84 2422,96 1222,24 348,38 7,45 0,00

RÌO TOTA 1421,67 3442,46 5213,34 3972,89 2230,15 171,30 0,00

RÌO TUTA 2107,68 4669,66 3746,15 1489,52 435,27 8,28 0,00

Según el rango de pendientes del IDEAM (Tabla 10 la cuenca alta de Río

Chicamocha tiene en su mayor parte del territorio pendiente de la categoría 3 con

un 28,05% seguido de las categorías 2 con 26,3%, 4 con 17,69%, 1 con 16,92%, 5

con 9,75%, 6 con 1,25% y 7 con 0,003%; con lo anterior podemos decir que la


CHICAMOCHA.

34

cuenca es en su mayor parte es plana con ligeras ondulaciones, por lo tanto la

escorrentía en una gran porción de la cuenca es baja, ya que pendientes bajas no

favorecen la escorrentía y si la infiltración mejorando la regulación hídrica; en

pocas palabras la cuenca en la variable pendiente debería tener en su mayor

extensión una buena regulación hídrica de acuerdo con este criterio.

Las subcuencas con mejor regulación hídrica en su área respecto a la variable

pendiente son las siguientes: Rio Jordán con 17,70% en la categoría 1 y 39,55%

en la categoría 2, Rio Tuta con 16,92% en la categoría 1 y 37,48% en la categoría

2, Embalse la copa con 16,22% en la categoría 1 y 37,28% en la categoría 2 y

Cauce del rio Chicamocha con 28,37% en la categoría 1 y 18,19% en la categoría

2; y por otro lado las sub cuencas con más baja regulación hídrica por este factor

son: Rio Surba con 0,038% en la categoría 7, 6,61% categoría 6 y 24,48% en la

categoría 5 y el Rio Sotaquira con 3,01% en la categoría 6 y 16,55% en la

categoría 5 (Tabla 11).


CHICAMOCHA.

35

7.1.4 Distribución de la RH: variable coberturas del suelo.

7.1.4.1 Distribución de la RH: coberturas periodo 2002

Tomando la calificación asignada para los principales tipos de cobertura del suelo

del año 2002 en la cuenca (Tabla 12) se determinó la distribución espacial de la

RH para cada subcuenca, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 11. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rio Chicamocha a partir de variable coberturas

2002.


CHICAMOCHA.

36

Tabla 12. Clasificación de regulación hídrica basado en coberturas

Cobertura vegetal Proceso ecológico

Valor Es If It ETP

Bosque

Alto 4 5,0 5 2,25 5,0

Bajo 3,5 4,3 5 2 4,5

Fragmentado 3 3,6 4,5 2 4,0

Arbustos Densos 2 2,9 4 2 3,3

Abiertos 1,5 2,9 3,5 1,75 3,0

Plantación forestal 3 1,4 4 2,5 3,4

Cultivos 1 2,1 3,5 1,75 2,6

Pastos introducidos

Enmalezados 1 2,1 3 1,5 2,4

Limpios 0,5 1,4 2,5 1,25 1,7

Vegetación secundaria baja

Alta 2 2,9 3,5 1,75 3,1

Baja 1 2,1 3 1,75 2,4

Herbazal denso de tierra firme

Densos 4,5 4,3 3,5 2 4,4

Abiertos 1 2,1 3 1,25 2,3

Fuente: modificado de Nieto, M., Cardona, L. y Agudelo, C. (2015). Donde Es es escorrentía superficial, If es infiltración, It es interceptación, ETP es evapotranspiración.

La siguiente tabla (Tabla 13), enseña la RH porcentual a partir de la calificación de

coberturas del año 2002 para cada subcuenca:

Tabla 13. Regulación hídrica a partir de las coberturas del año 2002.

SUBCUENCA VALOR RH (%)

1 2 3 3,5 4 5

CAUCE RIO CHICAMOCHA 4,81 27,54 36,87 17,67 6,01 7,10

EMBALSE LA COPA 2,82 30,50 39,98 1,16 23,78 1,76

R. DE PIEDRAS 0,00 34,42 47,83 8,68 7,58 1,49

R. JORDAN 9,01 53,58 35,19 0,71 0,75 0,76

R. SOTAQUIRA 0,11 21,88 38,56 15,31 8,88 15,25

R. SURBA 0,60 14,50 27,44 19,75 33,75 3,95

RIO CHIQUITO 4,86 36,09 48,32 3,92 4,69 2,12

RIO CHITICUY 7,31 18,02 47,41 13,74 11,89 1,64

RIO PESCA 1,35 22,85 48,80 8,27 18,13 0,60

RIO SALITRE 0,00 38,46 40,09 8,49 12,96 0,00

RIO TOTA 6,55 6,50 54,77 8,54 23,17 0,47

RIO TUTA 0,29 63,99 26,46 4,16 0,17 4,93

TOTAL 4,03 31,64 40,57 8,42 11,89 3,44


CHICAMOCHA.

37

En el año 2002 las coberturas que dominan en el área de la cuenca alta del Río

Chicamocha son pastos limpios con 30.88%, mosaico de pastos y cultivos con

26,62%, mosaicos de cultivos, pastos y espacios naturales con 12,38%, herbazal

con un 11,72% y arbustal con 7,31; entre estas 5 (cinco) coberturas se obtiene el

88,91% del total del territorio.

Las coberturas de mayor importancia para la regulación hídrica son escasas en el

territorio de la cuenca, como lo son: Bosque denso con 0,97%, bosque

fragmentado con 0.7%, bosque ripario con 0,9%, plantaciones forestales con

1.31% y vegetación secundaria con 0.58 lo cual representa el 4.48%.

Los datos anteriores reflejan que la cuenca tiene una baja regulación hídrica en su

mayor extensión, debido a las coberturas que dominan el área de la cuenca son

aquellas que no generan buena regulación hídrica, es decir, son aquellas que no

generan una buena infiltración, ni generan interceptación de la lluvia, tampoco

realizan buenas tasas de evapotranspiración y la infiltración en estas es muy poca

y por lo tanto estas si generan una gran cantidad de escorrentía superficial.

(Moreno et al. (1996)

Las sub cuencas que generan mejor regulación hídrica dentro de su área son: Rio

Surba con 3.95% en la categoría 5 y 33.75% en la categoría 4, Embalse la copa

con 0.47% en la categoría 5 y 23.17% en la categoría 4 y el Rio Sotaquira con

15.25% en la categoría 5 y 8.88% en la categoría 4; mientras tanto las sub

cuencas con más baja regulación hídrica son: Rio Jordan con 9.01% en la

categoría 1 y 53.58% en la categoría 2, Rio Tuta con 0.29% en la categoría 1 y

63.99% en la categoría 2 y el Rio chiquito con 4.86% en la categoría 1 y 36.09%

en la categoría 2.


CHICAMOCHA.

38

7.1.4.2 Distribución de la RH: coberturas periodo 2009

Con base en la calificación realizada para los principales tipos de cobertura del

suelo (Tabla 14), se determinó la distribución espacial de la RH para el periodo

2009 teniendo en cuenta la variable cobertura, como se muestra a continuación:

Figura 12. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rio Chicamocha a partir de variable coberturas 2009


CHICAMOCHA.

39

Tabla 14. Regulación hídrica a partir de las coberturas del año 2009.

SUBCUENCA VALOR RH (%)

1 2 3 3,5 4 5

CAUCE RIO CHICAMOCHA 3,68 19,39 46,06 15,12 10,53 5,22 EMBALSE LA COPA 0,22 12,96 54,04 2,93 21,32 8,53

R. DE PIEDRAS 0,00 4,70 75,23 11,00 7,58 1,49 R. JORDAN 3,56 16,71 59,59 4,58 0,00 15,55

R. SOTAQUIRA 0,11 28,11 34,63 9,15 19,49 8,50 R. SURBA 0,37 12,85 30,41 19,14 34,05 3,18

RIO CHIQUITO 6,41 33,16 43,92 8,71 6,03 1,76 RIO CHITICUY 8,00 22,14 39,52 18,15 11,52 0,67

RIO PESCA 0,25 20,54 41,47 18,09 17,78 1,87 RIO SALITRE 0,00 18,40 53,20 14,08 14,33 0,00

RIO TOTA 0,34 17,36 41,23 5,24 32,50 3,33 RIO TUTA 0,29 21,95 54,49 14,34 1,92 7,01

TOTAL 2,18 19,19 48,01 10,55 13,82 6,25

En el año 2009 las coberturas que dominan en el área de la cuenca alta del Río

Chicamocha son mosaico de pastos y cultivos con 34.58%, seguido de pastos

limpios con 17,35%, herbazal con 14,07%, pastos y espacios naturales con

13,62% y arbustal con 6,37%; entre estas 5 (cinco) coberturas se obtiene el

85,99% del total del territorio.

Las coberturas de mayor importancia para la regulación hídrica son escasas en el

territorio de la cuenca, entre estas el bosque denso con 0,18%, bosque

fragmentado con 0,7%, bosque ripario 0,8%, plantaciones forestales con 1,09% y

bosque abierto con 0,51%; lo cual representa el 3,28% del territorio de la cuenca.

En el año 2009 como lo fue en el año 2002 las coberturas que dominaron en la

cuenca determinaron una baja regulación hídrica.

A continuación se encontraran los resultados de la regulación hídrica potencial

(RHP) en la cuenca alta del rio Chicamocha, donde se pondero todas las variables

biofísicas (MCA) empleadas para generar zonas de alta, media y baja regulación

hídrica en los periodos 2002 y 2009; además se localizaran las sub cuencas con

mejor y peor regulación hídrica.


CHICAMOCHA.

40

7.1.5 Regulación hídrica potencial: Periodo 2002

La Figura 13 muestra la RHP de la cuenca alta del Río Chicamocha para el

periodo 2002, la Tabla 15 los valores porcentuales de RHP para cada subcuenca:

Figura 13. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rìo Chicamocha (2002)

Tabla 15. Regulación hídrica potencial porcentual de la cuenca alta del Río Chicamocha (2002)

Nombre Subcuenca Regulación Hídrica (%)

Nubes Baja Media Alta Total

Cauce Río Chicamocha - 13,02 80,56 6,42 100

Embalse La Copa 4,57 16,20 61,70 17,52 100


CHICAMOCHA.

41



R. De Piedras - 30,20 66,14 3,66 100

R. Jordan 13 30,72 56,07 0,21 100

R. Sotaquira 1,60 19,46 65,85 13,09 100

R. Surba - 10,31 72,04 17,65 100

Rìo Chiquito - 15,12 77,62 7,26 100

Rìo Chiticuy - 16,04 72,15 11,80 100

Rìo Pesca - 9,47 77,69 12,84 100

Rìo Salitre - 17,73 71,79 10,49 100

Rìo Tota - 17,75 72,56 9,69 100

Rìo Tuta 4,01 26,25 69,48 0,26 100

TOTAL 2,96 18,10 69,94 9,00 100

En la SZH en el año 2002 podemos encontrar que la regulación hídrica media es

la que domina en la mayor parte del área con 69.94% seguido de la regulación

baja con 18.10% y por último la regulación hídrica alta (Tabla 15).

Los datos anteriormente mencionados nos indican que la cuenca tiene problemas

con su regulación hídrica en la mayor parte de esta; además se sabe que si una

cuenca regula mal hídricamente el recurso agua que ofrece se ve afectado y si a

eso le agregamos que la cuenca alta de rio Chicamocha ofrece 1500 millones de

metros cúbicos de agua superficial anualmente, los cuales son utilizados por más

de 520000 habitantes para sus necesidades diarias, que podrían ser afectados en

época de verano cuando el caudal baja drásticamente por falta de regulación

hídrica; además si se presenta fenómenos extremos como el del niño, donde el

caudal bajara tanto que el cauce del rio prácticamente será nulo y el servicio de

agua para los habitantes se habrá perdido por completo, o por otro lado si el

fenómeno que se presenta es el de la niña que por falta de regulación hídrica

ocasionara grandes inundaciones y muchos derrumbes que afectaran la

economía de la región.

En el año 2002 las subcuencas con mayor porcentaje de alta regulación hídrica

es la del Rìo Surba con 17,65% y el embalse de la copa 17,52%; por otra parte las

cuencas con mayor porcentaje en regulación media son el cauce del Rìo


CHICAMOCHA.

42

Chicamocha con 80,55% y el Rìo Pesca con 77,69; por ultimo las sub cuencas

con más baja regulación hídrica son; Rìo Jordán con 30,72% y el Rìo de piedras

con 30,20%.

7.1.6 Regulación hídrica Potencial: Periodo 2009.

En la Figura 14 se muestra espacialmente la RHP en la cuenca alta del Río

Chicamocha. La Tabla 16 muestra los valores porcentuales de RHP en cada

subcuenca:

Figura 14. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rìo Chicamocha (2009)


CHICAMOCHA.

43

Tabla 16. Regulación hídrica de la cuenca alta del Rìo Chicamocha en porcentajes. (2009)



Cauce Rìo Chicamocha

12,35 80,68 6,97 100

Embalse La Copa 4,57 11,51 66,06 17,85 100

R. De Piedras

14,27 81,94 3,78 100

R. Jordan 13,00 16,15 70,48 0,37 100

R. Sotaquira 1,60 20,29 65,18 12,93 100

R. Surba

10,62 70,97 18,42 100

Rìo Chiquito

17,86 74,73 7,41 100

Rìo Chiticuy

17,82 70,46 11,72 100

Rìo Pesca

9,72 76,82 13,46 100

Rìo Salitre

11,90 73,58 14,52 100

Rìo Tota

18,07 70,62 11,31 100

Rìo Tuta 4,01 15,16 79,92 0,91 100

TOTAL 2,96 14,29 73,19 9,56 100

En la SZH la regulación hídrica que está en mayor parte del área de esta es la

media con 73.19% seguido de la regulación hídrica baja con 14.29% y por último

la regulación hídrica alta con 9,56%. Con esto se puede afirmar que la cuenca al

igual que el año 2002 sigue con una deficiente regulación hídrica (Tabla 18).

En el año 2009 la subcuencas con mayor porcentaje de alta regulación hídrica es

la del Rìo Surba con 18,41% y el embalse de la copa 17,85%; por otra parte las

cuencas con mayor porcentaje en regulación media son el cauce del Rìo de

piedras con 81,94% y el cauce Rìo Chicamocha con 80,68%; por ultimo las sub

cuencas con más baja regulación hídrica son; Rìo sotaquira con 20,28% y el Rìo

total con 18.07%.


CHICAMOCHA.

44

7.1.7 Características de las cuencas con mayor y menor regulación hídrica

potencial.

- Características de la cuenca del Rìo Surba.

El Rìo Surba nace en el páramo de la Rusia, a una altura aproximada de 3.800

m.s.n.m. y descarga al río Chicamocha a 2.500 m.s.n.m. La extensión de esta

unidad de trabajo es de 86,63 km2, su pendiente promedio es del 4.15 % y la

longitud del cauce es de 19,26 km. (CORPOBOYACA, 2006).

En el área de la cuenca del Rìo Surba podemos encontrar las siguientes unidades

geológicas: formaciones de Palermo, Montebel, La Rusia, Arcabuco, Tibasosa,

Ritoque, Los Medios (Miembro Conglomerático infeRìor y Miembro Limolítico

superior), Une Churuvita, Conejo, Plaeners, Labor y Tierna, Guaduas, Bogotá,

Tilatá, Depósitos Aluviales, Abanicos aluviales, Cuaternarios sin diferenciar.

La categoría de pendiente que domina en la cuenca es la categoría 5 con

24,48%, seguido de las categorías 4 con 22,38%, 3 con 20,35%, 2 con 13,34%,

12,76%, 6 con 6,61% y 7 con 0,038%.

La cuenca presenta 4033,3 Ha de suelo con textura franco arcillosa, siendo esta la

más abundante; seguida de las texturas arenosa con 3179,3 Ha, arcillosa con

1412,6 Ha y franco arenosa con 42,2 Ha.

En el 2002 la coberturas que eran más extensas en la cuenca son: Herbazal con

2925 Ha, arbustal con 1712 Ha y mosaico de pastos y cultivos con 1387 Ha; por

otro lado en las coberturas que tienen mejor regulación hídrica se presentan 245

Ha de bosque denso y 32,3 Ha de plantaciones forestales.

La cuenca en el año 2009 presenta como coberturas dominantes a los herbazales

con 3566 Ha, mosaicos de pastos y cultivos con 2265 Ha y 1963 Ha de arbustales;

además presenta 293 Ha de bosque fragmentado y 40 Ha de plantaciones

forestales.


CHICAMOCHA.

45

La cuenca del Rio Surba tiene una buena regulación hídrica, principalmente por

que el paramento coberturas es favorable en esta, debido a que tiene una gran

extensión de herbazales, arbustales y bosque que son ideales para tener una

buena regulación hídrica, ya que un bosque infiltra el 68.9% de la lluvia, mientras

que el pasto 24,7% y el suelo desnudo solo el 6,3% de la lluvia total. (Suarez de

castro, 1980); además la intercepción de la lluvia de un bosque es 26,3% y la del

cultivo de café sin sombra es apenas del 11,7% (Hagedorn 1996).por otro lado la

escorrentía superficial de un bosque es muy baja 1,2% y la evapotranspiración es

de 42.8% (Grimm y Farsbender 1981), todas las anteriores son variables que

hacen que el bosque sea la cubertura ideal para tener buena regulación hídrica;

La cuenca también tiene buena regulación hídrica por la buena porosidad y

conductividad hidráulica que presentan las rocas y sedimentos de las unidades

geológicas de esta; aunque presenta mala regulación hídrica por los parámetros

topográfico al tener pendientes fuertes que son de la categoría 5 en la mayor

parte de su área y geopedalogico al tener textura franco arcillosa en la mayor

parte del territorio, esta textura no permite una buena infiltración del agua por

causa de tener poca porosidad.

- Características de la cuenca del Rìo Jordán.

La cuenca del Río Jordán presenta las siguientes unidades geológicas: Grupo

Churuvita, Formaciones Conejo, Plaeners, Labor y Tierna, Guaduas, Cacho,

Bogotá, Tilatá, Cuaternario Aluvial, Cuaternario Fluvio-lacustre, Cuaternario

coluvial.

La categoría de pendiente que domina en la cuenca es la categoría 2 con

39,52%, seguido de las categorías 3 con 28,30%, 1 con 17,70%, 4 con 13,34%, 5

categoría 12,76%, 6 con 6,61% y 7 con 0,038%.

La cuenca presenta 24704,6 Ha de suelo con textura franco arcillosa, siendo esta

la más abundante; seguida de las texturas arenosa con 4414 Ha, textura franco

arcillosa con 1108,9 Ha y textura franco arenosa con 1578,9 Ha.


CHICAMOCHA.

46

En el 2002 la coberturas que eran más extensas en la cuenca eran: Pastos limpios

con 17041 Ha, mosaico de pastos y cultivos con 8893 Ha y mosaico de cultivos,

pastos y espacios naturales con 2742; por otro lado en las coberturas que tienen

mejor regulación hídrica presenta 30,6 Ha de bosque denso, 239 Ha de

herbazales, 226 Ha de arbustales y 66 Ha de plantaciones forestales.

La cuenca en el año 2009 presenta como coberturas dominantes a mosaico de

pastos y cultivos con 18062 Ha, mosaicos de pastos, cultivos y espacios naturales

con 4803 Ha y 6633 Ha de pastos limpios; además posee 904 Ha de arbustal y 2

Ha de plantaciones forestales.

La regulación hídrica es baja en esta cuenca debido a la ausencia de coberturas

que favorezcan la regulación como bosque denso, bosque ripario, arbustal,

herbazal entre otras; también el parámetro geopedalogico ayuda a que sea mala,

debido a que en la mayor parte del área presenta textura franco arcillosa; aunque

la pendiente de esta cuenca es muy favorable para tener buena regulación.

7.2 Tendencia del servicio de regulación hídrica potencial en la cuenca

alta del Río Chicamocha

El análisis de tendencia realizado permitió observar la distribución de los tipos de

regulación hídrica potencial (RHP) en los dos periodos estudiados, detectando

variaciones espaciales. Estas variaciones dependen de los cambios en el uso del

suelo (cambios de cobertura vegetal), puesto que a través del tiempo está en

constante cambio por factores antrópicos. La Figura 15 muestra la RHP en una

escala de valoración de Baja, Media y Alta, para los dos periodos analizados.

Adicionalmente se presentan las variaciones identificando las ganancias (áreas del

2002, que en el periodo 2009 subieron a las categorías Media y Alta), perdidas y

constantes de RHP (Tabla 17, Figura 15).


CHICAMOCHA.

47

Tabla 17. Área de regulación periodos 2002 y 2009

Tipo

Periodo

2002 2009

Área (Ha) % Área Área (Ha) % Área

Alta 19.266 9% 20.459 9.6%

Media 149.701 70% 156.670 73.2%

Baja 38.752 18.1% 30.591 14.3%

En los periodos evaluados se evidencia la tendencia a la disminución de áreas de

baja regulación, en un 3.3% (8.161 ha) con respecto al 2002. Los mayores

cambios respecto a la disminución de la regulación baja, se presentaron hacia el

costado sur occidental de la cuenca., en las subcuencas R. Jordan y Embalse la

Copa. Se presentó un incremento en la regulación tipo Media de 6.969 hectáreas y

de 1.193 en el tipo Alta, donde las subcuencas que evidencian un mayor aumento

de área en la regulación tipo Alta son Rio Salitre con 278 hectáreas y Río Tota con

267 hectáreas.

La Figura 16 muestra espacialmente las áreas perdidas y ganadas de regulación

hídrica. La cuenca presenta un aumento en la regulación de 15.288 hectáreas,

donde las áreas que pasaron de baja a media regulación representan el 80% de

esta (12.120 ha). En cuanto a las áreas perdidas de regulación, la cuenca

presento un total de 5.987 hectáreas, siendo las áreas que pasaron de regulación

media a baja las que mayor reducción presentaron con 4.011 hectáreas. Estas

variaciones en la regulación hídrica se debieron a la conversión de coberturas

vegetales entre los periodos analizados, puesto que estas cumplen un papel

fundamental en los procesos ecológicos de la regulación hidrica (Poulenard et al,

2004; Bruijnzeel, 2004; Celleri & Feyen, 2009; Tobon, 2009). Estudios señalan que

las modificaciones antrópicas sobre las coberturas vegetales producen aumentos

en el proceso de escorrentía (Booth et al, 2002), alteraciones en la purificación

por medio de la filtración de contaminantes (Calder, 2000; Ernst, 2004; Postel et

al, 2005) y variación en la producción de caudal (Van Wilgen et al, 1996; Reid,

2001).


CHICAMOCHA.

48

Las coberturas de la tierra predominantes en la cuenca son las asociadas a pastos

ocupando el 55% de la superficie de esta, aun cuando los mayores cambios de

cobertura se presentaron en coberturas de este tipo (cobertura de Mosaico de

pastos y cultivos con una tasa de cambio positiva del 7.7% y cobertura de Pastos

limpios con una tasa negativa de -13.1%) (Ver Tabla 18). Para los principales tipos

de cobertura del suelo, el cambio principal se registró en el aumento de los

territorios agrícolas (+2.3%) y herbazales (+2.3%), y la disminución de tierras con

pastos (-2.4%) y bosques (-1%), lo que asume la conversión entre estos tipos de

cobertura. Estos cambios ocurrieron en cercanías a los principales centros

poblados de la cuenca, evidenciándose el aumento de las actividades agrícolas

(expansión frontera agrícola) y crecimiento poblacional.

Tabla 18. Tasa de cambio en la cobertura del suelo

Cobertura del suelo - 2002 Área (Ha)


T.C %

Tejido urbano continuo 2.224 Tejido urbano continuo 3.157 0.44

Tejido urbano discontinuo 556 Tejido urbano discontinuo 654 0.05

Zonas industriales 547 Zonas industriales 654 0.05

Zonas de extracción minera 1.140 Aeropuerto 65 -

Cultivos transitorios 3.863 Zonas de extracción minera 934 -0.1

Pastos limpios 64.114 Cultivos transitorios 4.570 0.3

Pastos arbolados 51 Pastos limpios 35.994 -13.1

Pastos enmalezados 783 Pastos enmalezados 513 -0.1

Mosaico de cultivos 51 Mosaico de cultivos 1.639 0.7

Mosaico de pastos y cultivos 55.258 Mosaico de pastos y cultivos 71.843 7.7

Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales 25.766

Mosaico de cultivos, pastos y espacios naturales 28.346 1.2

Mosaico de pastos con espacios naturales 2.775

Mosaico de pastos con espacios naturales 9.365 3.1

Mosaico de cultivos con espacios naturales 244 Bosque denso 367 -0.8

Bosque denso 2.005 Bosque abierto 1.068 -

Bosque fragmentado 147 Bosque fragmentado 140 -0.003

Bosque ripario 194 Bosque ripario 177 -0.008

Plantación forestal 2.723 Plantación forestal 2.264 -0.2

Herbazal 24.325 Herbazal 29.211 2.3

Arbustal 15.230 Arbustal 13.214 -0.9


CHICAMOCHA.

49



T.C %

Vegetación secundaria 1.213 Tierras desnudas y degradadas 2.628 -0.5

Tierras desnudas y degradadas 3.612 Vegetación acuatica sobre cuerpos

de agua 146 -

Vegetación acuatica sobre cuerpos de agua 146 Cuerpos de agua artificial 770 0.08

Lagunas, lagos 151

Cuerpos de agua artificial 600

En cuanto a las coberturas naturales, la cuenca presenta tasas negativas de

cambio en áreas boscosas con una reducción en su cobertura de 2.120 hectáreas.

La Grafica 1 muestra las áreas de cobertura natural que fueron transformadas a

otro tipo, presentando los mayores cambios los arbustales (8.175 ha) y los

herbazales (3.616 ha), transformada principalmente en tierras agrícolas (4490 ha).

Estos cambios en la cobertura natural representan aspectos negativos para la

cuenca dada la poca cobertura nativa con la que cuenta (tan solo conserva cerca

del 16% de su cobertura vegetal nativa (CORPOBOYACA, 2006), y el efecto que

tiene esta reducción en la oferta servicios ecosistemicos (eg regulación hídrica) a

los pobladores de esta cuenca (21 municipios de los cuales cuatro pertenecen a

las principales ciudades de Boyacá: Tunja, Sogamoso, Duitama y Paipa).


CHICAMOCHA.

50

Grafica 1. Conversión de coberturas naturales

0

2000

4000

6000

8000

10000H

èct

are

as

Cobertura Natural

Conversión de coberturas naturales Arbustal

Herbazal

Mosaico de pastos con espacios naturales

Mosaico de cultivos, pastos y espaciosnaturalesMosaico de pastos y cultivos

Mosaico de cultivos

Pastos enmalezados

Pastos limpios

Cultivos transitorios

Zonas de extracción minera

Zonas industriales

Tejido urbano continuo

VALORACIÓN ECOLÓGICA DE LA REGULACIÓN HÍDRICA POTENCIAL DE LA CUENCA ALTA DEL RÍO CHICAMOCHA.

51

Figura 15. Regulación hídrica potencial: 2002 - 2009

VALORACIÓN ECOLÓGICA DE LA REGULACIÓN HÍDRICA POTENCIAL DE LA CUENCA ALTA DEL RÍO CHICAMOCHA.

52

Figura 16. Ganancia y pérdida de RHP. Los colores verdes representan espacialmente las áreas que ascendieron de tipo de RHP y las rojas las que descendieron.


CHICAMOCHA.

La subcuenca del Cauce del rio Chicamocha fue la que mayor pérdida de

regulación hídrica presento (Figura 17) con 1.197 hectáreas. Sin embargo la

subcuenca con mayor pérdida de regulación respecto a su área fue la subcuenca

del Río Sotaquira con 687 hectáreas. Esta subcuenca presento una

transformación de su cobertura natural de 522 hectáreas, de las cuales 357

hectáreas pasaron a ser Mosaicos de cultivos y de pastos con espacios naturales;

cambio importante ya que esta subcuenca es de las pocas que aún conserva

vegetación nativa, por lo cual la prestación del servicio tiende a decaer. Esta

transformación se debe al crecimiento de las actividades agrícolas y pecuarias,

principales fuentes económicas del municipio de Sotaquira (EOT, 2004).

Figura 17. Subcuencas con mayor pérdida y ganancia de RHP. Delimitadas en color amarillo, se

encuentran las subcuencas con mayor pérdida de RHP; en color verde la subcuenca con mayor

ganancia en RHP.


CHICAMOCHA.

54

En cuanto a ganancia de RHP, la subcuenca del R Jordán registró los mayores

valores con un área de 5.226 hectáreas (Figura 17), principalmente del cambio de

regulación del tipo bajo a medio, que fue superior al 90% (5.139 ha), deduciendo

que el estado general de esta subcuenca está en regulación media (70%). Las

áreas ganadas de RHP fueron a causa del aumento de las coberturas del tipo

arbustal (188 ha) y la reducción de áreas agrícolas (3.286 ha) y urbanas (36 ha),

dichas áreas tienen efectos desfavorables sobre la regulación hídrica como la

compactación del suelo por la maquinaria en los cultivos agrícolas (Kamaruzaman,

1991; Malmer & Grip, 1990), pastoreo excesivo (Costales, 1979; Gilmour et al,

1987), deterioro de la edafofauna en el suelo (Aina, 1984; Lal, 1987), reducción de

la infiltración del agua por los aumentos de zonas impermeables como los

asentamientos urbanos (Rijsdijk & Bruijnzeel, 1990; Van der Weert, 1994; Ziegler

& Giambelluca, 1997).

Como resultado los eventos extremos de lluvias que lleguen a presentarse en la

subcuenca pueden ser tan grandes que afectaran la recarga de los suelos y aguas

subterráneas, perjudicando el flujo base; es decir el efecto regulador que poseen

las coberturas naturales se pierde (Bruijnzeel, 2004). Consecuencias de lo anterior

se presenció en los registros de inundaciones que afectaron la cuenca del río

Chicamocha durante la ola invernal 2010-2011, donde hubo crecidas y

desbordamientos de ríos que inundaron en forma extensa el municipio de Tunja

(centro poblado que se encuentra dentro de la subcuenca del R.Jordan) (PGAR,

2011), fomentado por la pérdida de coberturas boscosas, las cuales están

asociadas a problemas temporales de regulación hídrica, como también

problemas de infiltración en zonas de recarga de acuíferos, afectando de manera

negativa a los pobladores que se abastecen de ella (Avellaneda, 1997; Vega-

Salcedo, 1994).

La Figura 18 muestra la tendencia del servicio evaluado y la demanda hídrica

anual en la cuenca. La tendencia del servicio se calculó analizando los

porcentajes de pérdida y ganancia en la regulación para cada subcuenca;


CHICAMOCHA.

55

porcentajes de ganancia mayores a los de perdida dan una tendencia a aumentar.

Para la demanda hídrica anual (DHA), se utilizó la información suministrada por el

Estudio Nacional del Agua (ENA, 2010), donde para la cuantificación de esta se

integraron todas las actividades que demandan el recurso hídrico.

La tendencia general de la cuenca respecto al servicio ecosistémico de RHP es a

aumentar (80% del área en la cuenca). Tres subcuencas tienden a disminuir su

regulación: R.Sotaquira, R.Chiticuy y R.Chiquito, donde las dos últimas albergan

dos de los centros más poblados del departamento de Boyacá: Duitama y

Sogamoso. Respecto a la DHA, la mayor demanda se concentra principalmente

en cuatro municipios: Tunja, Sogamoso, Duitama y Paipa, donde la demanda

hídrica anual esta entre los 7-10 m3.


CHICAMOCHA.

56

Figura 18. Tendencia del servicio y demanda hídrica anual

Aunque la tendencia general en la cuenca es de aumentar, la regulación general

es media. Gran parte de las áreas ganadas de RHP están asociados al paso de


CHICAMOCHA.

57

regulación baja a media, es decir a la conversión de tierras agrícolas y pecuarias.

Las áreas ganadas de RHP alta están asociadas al incremento de arbustales y

herbazales, más que al de bosques, por lo cual se refleja la alta transformación de

sus coberturas naturales, que se ha remontado desde la época prehispana

(CORPOBOYACA, 2006). A pesar del aumento de la tendencia, existen zonas con

desabastecimiento de agua, como Tunja, en las cuales se deben tomar medidas

de manejo tendientes a recuperar o mejorar la provisión de servicios de

regulación, estableciendo coberturas boscosas nativas que protejan las márgenes

hídricas y las zonas de recarga hídrica, considerando las variables que se

presentan en este estudio, teniendo en cuenta que esta es la parte alta de la

cuenca del Rio Chicamocha, de donde nacen los afluentes que abastecen a los

principales centros poblados de Boyacá (Tunja, Duitama, Sogamoso, Paipa).

8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La regulación hídrica potencial en la cuenca alta del rio Chicamocha es favorable

en los parámetros geológico y de pendientes, al poseer grandes áreas con rocas y

sedimentos de gran porosidad y buena conductividad hidráulica, igualmente estas

presentan pendientes bajas; mientas que el parámetro geopedologico no es el

ideal para generar una buena RH al carecer de grandes extensiones con suelos

de texturas arenosas que facilitan la infiltración del agua.

La RHP es baja en la cuenca a partir del parámetro de coberturas, tanto para los

años 2002 y 2009 las coberturas dominantes en la zona son los pastos y cultivos

que no favorecen la regulación hídrica, además esta variable es la que genera

mayor impacto en la RH.

En la cuenca alta del río Chicamocha la regulación hídrica potencial que

predomina es la media con más del 73% del área total y las sub cuencas que

generan mejor RH dentro de su cuenca son el Río Surba con 18.42% y el Embalse

de la copa con 17.85% de RH alta; por otro lado la sub cuencas que tiene peor RH

son el Río Jordan con solo 0.37% y el RÍo de Piedras con 3.78% de RH alta.


CHICAMOCHA.

58

Se evidencia una tendencia al aumento de las áreas de regulación hídrica

potencial media y alta (clases 2-3) en la cuenca alta del rio Chicamocha, entre los

periodos 2002 – 2009, con más del 80% de la superficie de esta. Los principales

incrementos en la regulación están asociados al cambio de regulación baja a

media con 12.120 hectáreas, siendo la subcuenca del Río Jordán la de mayor

aumento con 5.226 hectáreas. Entre los periodos 2002 – 2009 la cuenca presento

una pérdida de areas de regulación alta o media de 5.987 hectáreas, donde las

subcuencas Cauce del rio Chicamocha y R. Sotaquira fueron las más afectadas

con 1.197 hectáreas y 687 hectáreas respectivamente.

Los cambios en la regulación hídrica son atribuidos al alto grado de transformación

de las coberturas naturales en la cuenca; las areas boscosas, cuya cobertura es la

que mejor regula el agua (Van Wilgen et al, 1996: Guo et al, 2000; Postel &

Thompson, 2005; Reid, 2001; Bruijnzeel, 2004) perdieron un área de 2.120

hectáreas entre los periodos analizados. Los mayores cambios en la

transformación de coberturas naturales se registraron en arbustales con 8.175

hectáreas y herbazales con 3.616 hectáreas, las cuales fueron convertidas

principalmente en tierras agrícolas.

Los resultados aquí obtenidos son una herramienta que permite a los gestores del

territorio incorporar en las decisiones sobre el uso y manejo del territorio, el valor

ecosistémico de las coberturas naturales en las cuencas hidrográficas desde un

aspecto ecológico. La falta de información técnico-científica del valor ecológico de

las coberturas naturales ha complicado la tarea de diseñar herramientas que

busquen proteger las cuencas hidrográficas en el mundo (Aylward, 2002; Postel &

Thompson, 2005), transformando la vegetación nativa de estas, con lo cual se

pierden progresivamente los bienes y servicios, como los flujos de agua y

purificación, obligando la implementación de tecnologías sofisticadas para el

tratamiento del agua potable (Revenga et al, 1998; Calder, 2000; Booth et al,

2002; Erns, 2004)

Este tipo de métodos es de importancia ya que permite aproximarse desde

mediciones indirectas, al conocimiento de procesos relevantes que permiten


CHICAMOCHA.

59

identificar aspectos clave para monitorear la transición de un estado vulnerable a

otro más resiliente, aunque se reconocen las limitaciones del poder predictivo de

este tipo de métodos.

Recomendaciones

Para mejorar los datos de regulación hídrica de cada cobertura es necesario

montar parcelas en diferentes zonas de vida de la cuenca y obtener información

de especies que son claves en este tema; además si se quiere ser más

específicos sería ideal conocer los rasgos funcionales foliares y radiculares de

cada especie.

Las clasificaciones se basaron principalmente en revisión bibliográfica, sin duda

sería mejor tener clasificaciones diseñadas específicamente para la zona, pero por

ahora este tipo de enfoque da buenos resultados. Futuras mejoras podrían incluir

modelos más realistas, con algoritmos para la predicción de flujo de agua

superficial (Tarboton 1997) o incluyendo limitaciones en subsuelo flujo (Baker et al.

2003) entre otros.

A pesar de las limitaciones de información climática e hidrológica en el país, se

considera que la inclusión de este tipo información, permitirá tener una visión más

integral y por lo tanto generar recomendaciones adecuadas a las particularidades

de cada cuenca, con el fin de generar escenarios menos vulnerables y más

resilientes.

Los alcances prácticos del estudio permitirán determinar los lugares prioritarios a

ser conservados bajo criterios de la regulación hídrica, como la localización de

áreas críticas para su restauración, por parte de los tomadores de decisiones

(Autoridades ambientales, alcaldías municipales). Las especies seleccionadas

deberán ser especies nativas de la zona y ecosistema, para ello se deberá

consultar exhaustivamente estudios realizados en estos ecosistemas a lo largo de

los años debido a la transformación que ha tenido la vegetación nativa en la

cuenca, que se remonta a muchos años atrás, para así prever complicaciones


CHICAMOCHA.

60

ambientales como disminución de caudal, erosión del suelo, extinción de especies,

por el uso de especies exóticas

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