1. Introduccin

El agua es uno de los recursos naturales ms valiosos de cualquier pas, debido a los

beneficios sociales y econmicos que se derivan de su consciente aprovechamiento o

uso.

Las inundaciones son uno de los fenmenos naturales ms comunes en nuestro pas,

prcticamente todos los aos se producen por el desbordamiento de ros, debido al

exceso de lluvia, que pueden causar daos severos. Los efectos negativos de las

inundaciones, se deben en gran medida por la actividad humana, por la deforestacin o

cambio de uso de suelos y la ubicacin de las viviendas en zonas bajas cercanas a los

ros.

!Las inundaciones normales son esperadas y, por lo general, bienvenidas en muchas

partes del mundo, dado que aportan fertilidad a los suelos, agua y un medio de

transporte. Sin embargo, las inundaciones a una escala inesperada (inundaciones

perjudiciales) y con una frecuencia excesiva daan las vidas, los medios de sustento y el

medio ambiente. Durante las ltimas dcadas, el patrn de inundaciones ha ido

cambiando en todos los continentes, convirtindose en un fenmeno cada vez ms

frecuente, intenso e impredecible para las comunidades locales. Esto se debe, en

particular, a que cuestiones relacionadas con el desarrollo y la pobreza han conducido a

un mayor nmero de personas a vivir en reas vulnerables a las inundaciones (ALNAP/

Provention Consortium, 2008.). !!!!!!

1

!Dentro de la cuenca de Cochabamba, cuyo ro principal es el ro Rocha, se ha observado

que este curso en los ltimos aos, ha causado daos por inundaciones en distintos

puntos de su trayecto, los cuales en anteriores aos no eran afectados; este es el caso de

la zona de La Maica, ubicada en la zona sur oeste de la ciudad, ver figura 1, lugar donde

las aguas del ro Rocha llegan con todas las descargas adquiridas en su transcurso por la

ciudad. Esta zona, el ao 2011, en poca de lluvias fue vctima de grandes caudales,

cuya seccin del ro no pudo resistir provocando inundaciones en toda la zona.

Figura 1. Fuente y Elaboracin: Cuenca del ro Rocha (Montenegro, 2010)

La Maica es una zona dedicada a la ganadera, importante proveedora de leche de la

Planta Industrial de Leche, PIL- Andina. Durante la inundacin antes mencionada, la

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produccin de leche disminuy en 20 por ciento durante tres semanas debido a los

desastres provocados por el fenmeno climtico de La Nia.1

!Las transformaciones urbanas tienen una gran incidencia sobre el control de aguas de

ros y las inundaciones, ya que al cambiarse el uso de suelo de vegetacin a urbanizado

se realiza una alteracin a la infiltracin del suelo, provocando mayor escorrenta

superficial. Cuando existe una capa de vegetacin, como en el caso de bosques, las gotas

de lluvia se estrellarn primero contra las ramas de los rboles, antes de alcanzar la

superficie; de esta manera la velocidad y fuerza del impacto disminuyen. Sin embargo a

los pocos instantes de que la lluvia comience , el goteo sobre el suelo del bosque ser

inevitable, pero ya el impacto de las gotas no tendr la misma fuerza, de no ser por la

previa amortiguacin ejercida por las ramas y troncos de los rboles y plantas. Adems

el impacto de dichas gotas se har casi nulo, a causa de la existencia de la carpeta

vegetal sobre el suelo de generalmente pasto. Adicionalmente, el poder de arrastre o

socavacin de las aguas se reduce notablemente a causa de innumerables obstculos

representados por races, los tallos de los rboles y el mismo pasto. Bajo estas

condiciones, aumenta la infiltracin, la prdida de suelo y la escorrenta se hacen

mnimas, evitando que estas aguas infiltradas, continen su paso por la superficie del

suelo acumulando mayor cantidad de agua y provocando crecidas e inundaciones en ros

pertenecientes a sus respectivas cuencas. Es de recalcar que, en los suelos ricos en arcilla

la escorrenta es mayor que la infiltracin y, por lo tanto, se estima que el desgaste o la

prdida de materiales son superiores en relacin a aquellos suelos de texturas arenosas,

sobre los cuales la infiltracin supera a la escorrenta. De la misma manera , el grado de

inclinacin de vertiesen influye en la mayor o menor velocidad del agua,; por lo tanto, la

escorrenta superficial ser mayor as como el desgaste de los suelos ser superior en los

lugares ms empinados.21Datos obtenidos artculo Produccin de leche cay 20 por ciento por inundaciones en la cuenca del valle de Los Tiempos en fecha 29/02/12 2Descripcin obtenida de la Tesis Incidencia del cambio de uso del suelo en los caudales; casos de estudio: Cuencas de los ros Alambi, Intag y

Quijos por Pablo Andrs Valdivieso Reyes, Facultad de ingeniera civil y ambiental, Escuela Politcnica Nacional, Quito-Ecuador. Agosto 2011.

3

Segn estudios se sabe que el rea urbana en Cochabamba creci en 69 por ciento en

una dcada. El alto crecimiento urbano altera el suelo, que acta como regulador del

ciclo hidrolgico, dado que permite la infiltracin del agua pluvial y retiene una parte de

la misma contra la fuerza de gravedad en el espacio radical de las plantas, mientras que

filtra la otra parte para destinarla a la recarga del acufero (Siebe, Bocco, Snchez y

Velzquez, 2003). La infiltracin juega un papel de primer orden en la relacin lluvia-

escurrimiento y, por lo tanto, en los problemas de diseo y prediccin asociados a la

dimensin y operacin de obras hidrulicas (Aparicio, 1992).

!Al ser Cochabamba una ciudad con una tasa de crecimiento urbano tan alto, y debido al

cambio de uso del suelo (agrcola a urbano), durante la temporada de lluvias, el ro

Rocha es susceptible a presentar comportamientos hidrulicos no previstos; como

incrementos de caudales, los cuales provocan inundaciones en zonas donde no existan

inundaciones en otras pocas. Por lo que se ha visto la necesidad de relacionar la

dinmica urbana con la necesidad del estudio de obras hidrulicas de proteccin para

zonas aledaas a ros.

!!!!!!!!!!

4

2. Planteamiento del problema

2.1. Identificacin del problema La rpida expansin del rea urbana, en la ciudad de Cochabamba ha generado

que la cuenca del valle sufra cambios en cuanto a escorrenta superficial debido

al cambio de uso de suelo. El ao 2000, segn datos de la Direccin de Planeamiento de la Alcalda de

Cercado, en el Distrito 9, la mancha urbana ocupaba 369 hectreas. Esta cifra

creci en 469 por ciento, en diez aos, hasta alcanzar las 2.101 hectreas. Datos

proporcionados por la Alcalda de Cercado dan cuenca que el rea urbana

ocupaba 8.244 hectreas el ao 2000. En 2012 se increment hasta llegar a

13.944 hectreas, la tercera parte del territorio total. El rea urbana en

Cochabamba creci en 69 por ciento en una dcada.3El rea urbanizada es mayor y por lo tanto la cuenca ha adquirido mayor

superficie impermeable, la cual ha provocado que el ro Rocha reciba mayores

caudales de agua, esto conduce a un incremento de caudal y crecimiento del

tirante natural del agua, lo cual conlleva a que algunas secciones del ro no sean

capaces de soportar el caudal modificado, provocando inundaciones en distintos puntos de su trayectoria, este es el caso del ro Rocha en la zona de La Maica. El tramo del ro Rocha en La Maica, al recibir estos caudales extremos en pocas

de lluvia, tiene una seccin que no es capaz de soportar el caudal que transporta,

por lo que colapsa e inunda el lugar, provocando molestias y prdidas a las

personas de la zona. La zona de La Maica es conocida por ser un lugar de produccin lechera, por lo

que cuando est inunda se dan grandes prdidas de produccin y prdidas

econmicas. 3Datos obtenidos artculo El rea urbana en Cochabamba creci en 69 por ciento en una dcada de Opinin en fecha 24/03/13

5

2.2. Formulacin del problema Se concluye en que debido a la rpida expansin de la mancha urbana, se debe

realizar un estudio de la cuenca y la incidencia del cambio de uso de suelos

sobre el comportamiento hidrulico de su ro principal, ro Rocha; para as poder

realizar un preciso diseo de obras hidrulicas de proteccin para la zona de La

Maica.!

3. Objeto de estudioEl proyecto tiene por objeto de estudio la cuenca de Cochabamba, cuyo ro principal

es el ro Rocha. !

4. Objetivo general Determinar la incidencia del cambio de uso de suelo de la cuenca de Cochabamba,

sobre el comportamiento hidrulico del ro Rocha para el correspondiente proyecto

de obras hidrulicas con fines de proteccin ante un evento de inundacin en la zona

La Maica, Cochabamba.

4.1. Objetivos especficos

4.1.1.Establecer la informacin de campo.

4.1.2.Caracterizacin de las variables.

4.1.3.Determinacin de la incidencia del cambio de uso de suelo.

4.1.4.Anlisis de alternativas de solucin.

4.1.5.Desarrollo del proyecto de obras hidrulicas.

4.1.6.Realizacin de documentos del proyecto. !

5. Campo de accin

Control de caudales.

6

6. Antecedentes

6.1. Topografa del tramo de estudio del Ro Rocha del ao 2013, comprendido entre

la unin del ro Tamborada con el ro Rocha hasta la salida de la cuenca de

Cochabamba, lugar donde se encuentra La Maica.

6.2. Precipitaciones de las estaciones pertenecientes a la cuenca de Cochabamba.

Estos datos sern obtenidos del Sismet, SENAMHI (Servicio Nacional de

Meteorologa e Hidrologa).

6.3. Tesis Incidencia del cambio de uso del suelo en los caudales; casos de estudio:

Cuencas de los ros Alambi, Intag y Quijos por Pablo Andrs Valdivieso Reyes,

Facultad de ingeniera civil y ambiental, Escuela Politcnica Nacional, Quito-

Ecuador. Agosto 2011.

!7. Justificacin

Los dos grandes aportes del proyecto sern el estudio de la incidencia del cambio de uso

de suelo sobre la cuenca de Cochabamba, estudio de importancia para conocer el

comportamiento hidrolgico de la cuenca, que ha sido altamente afectada por el

crecimiento del rea urbana. Por otro lado se realizarn los planos de llanuras de

inundacin para as poder proyectar obras hidrulicas de proteccin las cuales mejorarn

la seguridad de sus pobladores y cuidarn el movimiento econmico de la zona, que es

de la ganadera.

!8. Diseo metodolgico

El enfoque epistemolgico a usar sera el causal y se lo realizar bajo un paradigma

metodolgico racional.

!

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!8.1. Plan de trabajo

!

!

!!

!

!!!!!!

8

Introduccin

Antecedentes

Caractersticas Cuenca

Informacin Hidrometeorolgica

Usos de Suelo

Modelo Hidrolgico

Escenario 2010

Escenario 2020

Escenario 2030

Caudal 2010

Caudal 2020

Caudal 2030

Modelo Hidrulico

Modelo Hidrulico

Modelo Hidrulico

Anlisis y Evaluacin de

Resultados

Formulacin de Soluciones

Imgenes Satelitales SENAMHI

Anlisis multitemporal de imgenes satelitales (ArcGis)

Aplicacin Modelo Hidrolgico HEC-HMS y Mtodo

Estadstico-Probabilstico (T=5,10,25,50,100)Comparacin para verificacin

de incidencia

Secciones Transversales Topografa

Obtencin Llanuras de inundacin

Transformacin Lluvia - Caudal

9. Alcances

El alcance del trabajo se encuentra dentro del campo de la Hidrologa, en cuanto a la

parte de usos de suelo de la cuenca y el uso de datos hidrometeorolgicos para realizar

los modelos hidrolgicos, y la Hidrulica, para realizar los modelos hidrulicos en base a

caudales y topografa del tramo de estudio.

10. Fundamentos tericos

En esta seccin se explicar los mtodos y tcnicas a usar para la realizacin del

proyecto:

Inicialmente se deber seleccionar un escenario base y tambin escenarios de

comparacin con los que se podr realizar una evaluacin de la incidencia del cambio de

uso de suelos de la cuenca de Cochabamba sobre el comportamiento hidrulico del ro

Rocha.

Se realizar la recopilacin de imgenes satelitales para poder realizar un anlisis

multitemporal de estas mismas y poder clasificar los usos de suelos de los distintos

escenarios. Para el manejo de las imgenes satelitales se utilizara el software ArcGis.

Este software tambin ser utilizado para determinar parmetros hidrolgicos para poder

construir los modelos hidrolgicos necesarios para cada escenario.

Para determinar la diferencia en la respuesta hidrolgica de la cuenca por el cambio de

suelo se usar el modelo a nivel horario HEC-HMS, esto para los caudales de crecida.

Para estos caudales de crecida se partir de informacin de lluvias intensas y se aplicar

distintos periodos de retorno (T=5,10,25,50,100).

Para la calibracin se manejar el caudal mximo del hidrograma de crecida en la

seccin de inters de la cuenca, con una intensidad de lluvia actuante para un T=5 aos.

El caudal obtenido con el HEC-HMS se lo comparar con el caudal obtenido por el

mtodo estadstico-probabilstico con un T= 5 aos.

!

9

Se evaluar los principales cambios de uso de suelo analizado, las prdidas de

vegetacin natural, la disminucin de pastos, las diminucin o aumento de cultivos, la

expansin urbana.

Se hallar los porcentajes de diferencia de caudales de crecida obtenidos para el ao

base con los dos mtodos (HEC-HMS/M. Estadstico-probabilstico).

Se deber hallar los modelos hidrulicos con sus respectivas llanuras de inundacin para

cada escenario, con el fin de obtener los puntos crticos del tramo de estudio y poder

realizar un proyecto de obras hidrulicas de proteccin.

11. Cronograma de actividades

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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Actividad 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4Establecer2la2informacin2de2campoCaracterizacin2de2las2variables.Determinacin2de2la2incidencia2del2cambio2de2uso2de2suelo.Anlisis2de2alternativas2de2solucin.Desarrollo2del2proyecto2de2obras2hidrulicas.Realizacin2de2documentos2del2proyecto.

Enero Febrero Marzo Abril Mayo

Bibliografa

ALNAP/Provention Consortium Edicin: Instituto de Estudios sobre Conflictos y Accin Humanitaria (IECAH), Flood Disasters: learning from previous relief and recovery operations., Madrid, julio 2010. !

Alejandro Velzquez, Alejandro Torres y Gerardo Bocco, Las enseanzas de San Juan. Investigacin participativa para el manejo integral de recursos naturales. Mxico, 2003. !

Francisco Javier Aparicio Mijares, Editorial Limusa, Fundamentos de hidrologa de superficie. Mxico, 1992. !

Montenegro Edgar, Anlisis de los factores de influencia en la ocurrencia de inundaciones en la zona de La Maica - Cochabamba, Bolivia, 2010. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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Anexos !Diagnstico previo para la correcta identificacin del problema:

Problema: Inundaciones zona de La Maica

Variables:

Precipitaciones sobre la cuenca

Cambio de uso de suelo*

Contaminacin ro (prdida de seccin)

Sedimentacin excesiva (prdida de seccin)

Hiptesis:

El cambio de uso de suelos, modifica el comportamiento natural de la cuenca del ro

Rocha, provocando variaciones de infiltracin los cuales inciden en el tiempo de

concentracin y en los caudales del ro, causando inundaciones en la zona de La Maica.

Pescado de Ishikawa

!!!

!!!

!Se atribuy como causa principal al cambio de uso de suelo en la cuenca.

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Inundaciones zona de La Maica

PrecipitacionesCambios de uso de suelo

Contaminacin Sedimentacin excesiva

Cambios climticos

Urbanizacin

Deforestacin

Mal uso del ro IndustriaCarencia obras hidrulicas

Falta de mantenimiento

rbol de problemas a partir de resultados pescado de Ishikawa

Mayor prdida econmica al no prever soluciones tempranas

Alcalda debe proponer soluciones

Prdidas econmicas, materiales y personales

Existen inundaciones en la zona de La Maica

Porque existen cambios repentinos de uso de suelo en la cuenca de Cbba

Porque la cuenca de Cbba en los ltimos aos ha sido altamente urbanizada

Porque la poblacin est creciendo rpidamente

Conclusin del diagnstico:

Realizado el diagnstico, se concluye en que existen inundaciones en la zona de La

Maica, ya que existen un cambio relativamente rpido del uso de suelos en la cuenca de

Cochabamba, esto por la rpida urbanizacin de la ciudad en los ltimos aos, lo cual

incide directamente en el comportamiento natural del ro Rocha, provocando variaciones

en los caudales y en el tiempo de concentracin.

!!!!!!!!!!

Ilustracin: Naturaleza Vs. Urbanizacin Fuente: Google

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