UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

VICERECTORADO

CENTRO ESTUDIO Y POSGRADO E INVESTIGACIN

TESIS DE POSGRADO

Hidrogeologa e hidrogeoqumica del humedal altoandino de Chaquilla (Potos-Bolivia)

Por

Luis Alberto Avila Borja

Tutor

Ing. MSc. Miguel Madrid

Maestra en Hidrogeologa y Recursos Hdricos

Sucre, Bolivia Agosto, 2013

Resumen

Los humedales alto andinos comnmente llamados bofedales en Bolivia, Peru y Chile son

peatlands o turberas de gran altitud que se desarrollan a pesar de la aridez extrema, intensa

radiacin solar, fuertes vientos, oxigeno escaso, congelamiento diario y cortos periodos de

crecimiento vegetal. Estas caractersticas distinguen a los bofedales como ecosistemas nicos

que prosperan en los lmites extremos para la vida. Los bofedales son aprovechados

principalmente para el pastoreo de camlidos debido a que mantienen una cobertura vegetal

permanente, vale decir que estos ecosistemas son el ncleo econmico de estas poblaciones.

El bofedal Chaquilla se desarrolla en una zona de transicin entre la puna rida y hmeda del

departamento de Potos (Bolivia). La poblacin asentada a sus orillas es tpicamente

representativa de las comunidades andinas de la Cordillera Oriental que prosperan en zonas

con condiciones climticas severas para la actividad humana.

El objetivo de este estudio es caracterizar la hidrogeolgica e hidrogeoqumica del bofedal

Chaquilla. Para tal efecto, se busca determinar los procesos que controlan el flujo y aquellos

que previenen la nitrificacin, salinizacin y alcalinizacin.

El agua que ingresa al bofedal en un sistema de flujo regional y a travs de los ros Taru y

Tabla Cruz proviene de zonas de recarga ubicadas en la formacin Los Frailes que es el

depsito ms grande del mundo de un tipo de rocas volcnicas llamadas ignimbritas. Los pH

neutros, la ausencia de carbonatos y altas concentraciones de SiO2 brindan evidencia de que la

hidrogeoqumica est controlada por la meteorizacin de silicatos de las rocas ignimbritas de

dicha formacin.

Valores elevados de pH, TDS y conductividad en aguas superficiales del bofedal podra

deberse a una intensa evaporacin que resulta en la precipitacin de minerales en la superficie.

En la zona de descarga del bofedal se ha detectado condiciones altamente reductoras,

cantidades elevadas de CO2 y descarga de metano que podran estar relacionadas a procesos de

oxidacin de materia orgnica y reduccin de nitratos.

[i]

Discriminacin litolgica se efectu con mapeos de campo acompaados de procesamiento de

imgenes multiespectrales Landsat. Se efectu el clculo de ndices de vegetacin (NDVI) y

del infrarojo (NDII) en diferentes periodos para evaluar la evolucin temporal de este

ecosistema, delimitar su extensin y ubicar zonas de descarga y/o niveles freticos someros.

Balance energtico e hidrogeolgico regional se efectu con datos del modelo GLDAS-2 no

muestran anomalas en las variables climticas e hidrogeolgicas ms importantes.

Se instal una red de piezmetros para monitorear fluctuacin de niveles y determinar la

conductividad hidrulica a travs de pruebas slug y anlisis de tamao de grano. Se midieron

parmetros fsico-qumicos, alcalinidad, CO2 y se efectu toma de muestras de agua

subterrnea y superficial para anlisis de iones mayoritarios y SiO2.

Las conductividades hidrulicas varan entre 2E-4m/seg en las capas de arena hasta 2E-7m/seg

en capas de turba muy descompuesta. Las velocidades de flujo somero varan en un rango

entre 10 a 20 cm/da. Se ha verificado que la evaporacin es el proceso ms importante para el

incremento de pH en el bofedal y se produce por degasificacin de CO2 a la atmsfera. Aguas

sometidas a una fuerte evaporacin muestran valores elevados de pH, Cl-, SO4-2, Na+, NO3

-,

HCO- y CO3-2; ausencia de SiO2 y bajas concentraciones de K

+ y Mg+2 se podran explicar por

precipitacin de silicatos como la illita, lo cual es consistente con la deteccin de arcillas en el

lecho de la laguna efectuado con procesamiento de imgenes Landsat.

Si bien el balance de masas establece la posibilidad de contaminacin por nitratos

provenientes de la intensa actividad pastoril y de aguas residuales, no se ha encontrado aguas

subterrneas con concentraciones mayores a 8mg/L, por lo que parece evidente que los

nitratos son rpidamente reducidos en las capas de turba. Si bien la modelacin de este

proceso establece valores de CO2 consistentes con los medidos en campo, no es el caso del

pH, cuyos valores medidos son mucho menos cidos que los estimados con el software

Phreeqc, lo cual podra explicarse por un proceso de mezcla con aguas someras.

Estos resultados plasmados en un modelo conceptual hidrogeoqumico no establecen

evidencias concluyentes de un proceso de salinizacin y alcalinizacin de la superficie del

bofedal y muestran que la actividad pastoril no est produciendo nitrificacin.

[ii]

Reconocimientos

Esta investigacin ha sido desarrollada con soporte econmico y logstico de la Agencia Canadiense

de Desarrollo Internacional (ACDI) y la Universidad de Calgary en el marco de la Maestra en

Hidrogeologa y Recursos Hdricos de la Universidad San Francisco Xavier.

Anlisis y visualizaciones usadas en este estudio fueron producidas con el sistema de datos online

GIOVANNI, el cual es desarrollado y mantenido por el GES DISC de la NASA, Analysis and

visualizations used in this study were produced with the Giovanni online data system, developed and

maintained by the NASA GES DISC. I acknowledge the mission scientists and Principal Investigators

of NASA Goddard Space Flight Center who provided the data used in this research effort.

A mi tutor el Ing. MSc. Miguel Madrid por su paciencia y valiosas sugerencias.

A David Bethune y a los docentes de la maestra por su dedicacin al Programa.

Invaluable apoyo a esta investigacin fue otorgado por Servicio Departamental de Caminos de

Chuquisaca, un reconocimiento especial en la persona del Arq. Jos Lambertin.

Reconocimiento a docentes y estudiantes de la Facultad de Geologa de la Universidad Autnoma

Tomas Fras por el apoyo brindado en el marco del convenio firmado para este estudio.

A todos mis compaeros de la maestra en especial a Alberto Aranibar, todos compartimos lo mejor y

lo peor en duras jornadas de trabajo.

[iii]

Dedicatoria

Dios mo, nunca tu fuego bendito ser doblegado en este espritu.

Madre ma tu fortaleza me acompaara por siempre.

A mi amada esposa y a mis tiernos hijos cuyo tiempo fue arrebatado en la bsqueda del conocimiento.

[iv]

Tabla de contenido

Captulo 1 Introduccin..................................................................................... 1

1.1. Humedales Altoandinos... 1 1.2. Objetivos.. 4 1.2.1. Objetivo general....... 4 1.2.2. Objetivos Especficos... 4 1.3. Establecimiento del problema...... 4 1.4. Organizacin de la tesis............... 5 1.5. Supuestos y limitaciones para la realizacin de la tesis... 5

Captulo 2 Descripcin del sitio...................................................................... 6 2.1. Estado del conocimiento del bofedal Chaquilla 6 2.2. Descripcin del sitio de investigacin... 7 2.2.1. Ubicacin....................................... 7 2.2.2. Topografa y relieve... 7 2.2.3. Cobertura y uso actual del sitio.. 7 2.2.4. Hidrologa.. 8 2.2.4.1. Rgimen de precipitacin...... 8 2.2.4.2. Temperatura y evapotranspiracin..... 10 2.2.5. Geologa..... 11 2.2.6. Hidrogeologa.... 14

Captulo 3 Mtodos, materiales e instrumentacin.. 18 3.1. Aplicacin de datos de sensores remotos...... 18 3.2. Procesamiento de imgenes Landsat del espectro visible y del infrarojo. 22 3.2.1. Composicin en canales Rojo Verde y Azul (RGB)..... 24 3.2.2. Discriminacin litolgica supervisada, Anlisis de Componentes Principales 24 3.2.3. Aplicacin de ndices de vegetacin y del infrarojo.. 28 3.3. Balance energtico e hdrico...... 30 3.3.1. Datos de precipitacin del satlite TRMM 31 3.3.2. Evapotranspiracin y recarga regional con el modelo GLDAS. 33 3.4. Caracterizacin hidrogeolgica..... 37 3.4.1. Seleccin de mtodos. 37 3.4.2. Levantamiento topogrfico 39 3.4.3. Logging e instalacin de piezmetros... 40 3.4.4. Determinacin de la conductividad hidralica.. 42 3.4.4.1. Pruebas slug....................................................................................................... 42 3.4.4.2. Distribucin de tamao de grano................... 44 3.4.5. Fluctuacin de niveles piezomtricos 46 3.5. Monitoreo y modelacin hidrogeoqumica 47

[v]

3.5.1. Monitoreo de parmetros fisicoqumicos.. 47 3.5.2. Muestreo y anlisis de iones mayoritarios. 47 3.5.3. Medicin de CO2 y alcalinidad.. 50 3.5.4. Modelacin hidrogeoqumica 52

Captulo 4 Resultados y discusin................................................................. 54 4.1 Geologa. 54 4.1.1. Geologa regional... 54 4.1.2. Clasificacin no supervisada..... 55 4.1.3. Clasificacin supervisada...... 57 4.1.4. Geologa local.... 60 4.2. Delimitacin del bofedal, zonas de descarga y niveles freticos someros 61 4.3. Balance energtico e hdrico regional................... 64 4.3.1. Precipitacin...... 64 4.3.2. Evapotranspiracin y recarga regional potencial.................. 68 4.4. Caracterizacin hidrogeolgica..... 76 4.4.1. Estudio de la Cuenca. 76 4.4.2. Estratigrafa de las capas someras. 78 4.4.3. Conductividad hidralica.. 79 4.4.3.1. Pruebas slug........................... 79 4.4.3.2. Anlisis de tamao de grano.. 82 4.4.4. Fluctuacin de niveles piezomtricos........ 85 4.4.5. Direccin y velocidad de flujo de agua subterrnea.. 86 4.4.6. Modelo conceptual hidrogeolgico....... 89 4.5 Caracterizacin hidrogeoqumica del bofedal... 91 4.5.1. Parmetros fisicoqumicos..................... 91 4.5.2. Iones mayoritarios..... 93 4.5.3. Meteorizacin de silicatos en la formacin Los Frailes.... 95 4.5.4. Efectos de la evaporacin......... 96 4.5.5. Condiciones de oxidacin reduccin.................... 102 4.5.6. Modelo conceptual hidrogeoqumico.... 105

Captulo 5 Conclusiones y recomendaciones................................................. 109

Referencias bibliogrficas............................................................................... 111

Anexos

Anexo A: Resultados del procesamiento de imgenes Landsat........ 120

Anexo B: Reporte fotogrfico........................................................................... 152

Anexo C: Estratigrafa y piezmetros instalados... 160

Anexo D: Resultados pruebas slug 181

Anexo E: Resultados del anlisis de tamao de grano.. 188

[vi]

Lista de tablas

Tabla 3.1. Resumen de satlites y aplicaciones en esta tesis.. 22 Tabla 3.2. Dominio, resolucin y regin del espectro electromagntico de

instrumentos de los satlites TRMM y Landsat............................................. 22 Tabla 3.3. Matriz de covarianza del Anlisis de Componentes Principales de bandas

1, 2, 3, 4, 5 y 7 de Landsat. 27 Tabla 3.4. Resumen de mtodos para la evaluacin de la evapotranspiracin a escala

global, regional y local... 30 Tabla 3.5. Parmetros del modelo Global Land Data Assimilation System................... 34 Tabla 3.6. Estilos o patrones de heterogeneidad de las facies en las unidades

hidrogeolgicas.. 38 Tabla 3.7. Viscosidades cinemticas del agua para diferentes temperaturas.. 44

Tabla 3.8. Formulas empricas para el clculo de la conductividad hidralica en base a la distribucin de tamao de grano (GSD).. 45

Tabla 3.9. Descripcin general del proceso de muestreo de agua subterrnea... 48 Tabla 3.10. Descripcin del equipo usado en el proceso de muestreo de agua

subterrnea. 48 Tabla 3.11. Resumen de los puntos de toma de muestras. 49 Tabla 4.1.1. Interpretacin de resultados de ACP usando bandas Landsat 1345, 1457 y

123457 mostrados en los mapas 4.2.1. a 4.2.5... 56 Tabla 4.1.2. Matriz de covarianza del Anlisis de Componentes Principales de las

bandas 1 a 6 de Landsat de la cuenca del humedal Chaquilla... 58 Tabla 4.1.3. Eigenvalores y eigenvectores resultantes del Anlisis de Componentes

Principales de bandas Landsat 1, 2, 3, 4, 5 y 7.. 58 Tabla 4.2. Descripcin macroscpica de muestras de rocas ignimbritas 61 Tabla 4.3.1. Calculo de la conductividad hidrulica con las formulaciones GSD de

Kozeni, Hazen y Schlichter 84 Tabla 4.3.2. Clculo de la velocidad de flujo de agua subterrnea en el bofedal

Chaquilla entre los piezmetros P-2, P-4 y P-5. 86 Tabla 4.4. Parmetros fsico qumicos medidos en la campaa del 10 al 13 de agosto

de 2012... 92 Tabla 4.5.1. Resultados del anlisis de laboratorio de iones mayoritarios de la campaa

del 6 al 13 de junio de 2012... 94 Tabla 4.5.2. Resultados del anlisis de laboratorio de iones mayoritarios de la campaa

del 9 al 12 de agosto de 2012. 94 Tabla 4.6. Concentraciones de SiO2 en agua subterrnea y superficial. 95 Tabla 4.7. Rangos normales esperados de concentracin en agua dulce no

contaminada y fuente principal de elementos 96 Tabla 4.8.1. Resumen de resultados del modelo de evaporacin en el agua superficial

del bofedal Chaquilla. 101

[vii]

Tabla 4.8.2. Relacin de concentracin del Cl- de lluvia y el agua de la capa de turba para evaluar la evapotranspiracin. 101

Tabla 4.9. Balance de masas para la estimacin de la carga de nitratos y valores medidos con kit Hach. 104

Lista de figuras

Figura 2.1. Seccin transversal esquemtica de Sud Amrica en el sector de los Andes Centrales que muestra a gran escala los elementos principales que controlan el rgimen de precipitacin 9

Figura 2.2. Magmatismo Mioceno en el borde oeste de la Cordillera Oriental 12 Figura 2.3. Erupciones piroclsticas de gran volumen y de volumen intermedio en el

retroarco de los Andes bolivianos.. 13 Figura 3.1. Zonas del espectro electromagntico usadas para aplicaciones en

hidrogeologa.. 21 Figura 3.2. Resumen de mtodos aplicados para el procesamiento de imgenes

Landsat.... 23 Figura 3.3. Firmas espectrales de los materiales ms importantes..... 26 Figura 3.4. Esquema para la definicin de parmetros del balance de masas en las

zonas saturada y no saturada.. 36 Figura 3.5. Comparacin entre resolucin y porcin de volumen del acufero testeado

para los mtodos core logging, pruebas de bombeo y ensayos geofsicos. 39 Figura 3.6. Procedimiento de instalacin de piezmetros en material de turba y arena

saturada usando un tubo de encamisado 40 Figura 3.7. Drive points y tarugos fabricados en taller. 41 Figura 3.8. Fraccin de CO2 en la atmsfera terrestre medido con satlite Aqua 51 Figura 4.1. Modelo conceptual hidrogeolgico de la cuenca del bofedal Chaquilla 89 Figura 4.2. Modelo conceptual hidrogeolgico simplificado de la cuenca del bofedal

Chaquilla. 90 Figura 4.3. Esquema conceptual simplificado de los procesos hidrogeoqumicos... 106 Figura 4.4. Modelo conceptual de la hidrogeoqumica. 107 Figura 4.5. Modelo conceptual hidrogeolgico-hidrogeoqumico.................................. 108

[viii]

Lista de grficos

Grfico 2.1. Precipitacin, temperatura y evapotranspiracin media mensual de la estacin Potos. 11

Grfico 4.1. Eigenvectores factores de carga de los tres primeros componentes principales que contienen el 98% de la informacin de las bandas Landsat 1, 2, 3, 4, 5 y 7 58

Grfico 4.2. Variacin del ndice de vegetacin (NDVI) de 22 abril del 1990, 27 de mayo del ao 2000 y 18 de abril del 2006 en una seccin transversal del bofedal Chaquilla mostrada en mapa 4.8.1. 63

Grfico 4.3.1. Perfil de precipitacin media anual en una seccin norte-sur de la Cordillera de Los Andes atravesando la formacin Los Frailes y el bofedal Chaquilla.. 65

Grfico 4.3.2. Perfil de precipitacin media anual en una seccin este-oeste de la Cordillera de Los Andes atravesando el bofedal Chaquilla. 65

Grfico 4.4. Serie de tiempo de la precipitacin diaria del primer semestre del ao 2012 en el sector de la cuenca del bofedal con el modelo 3B42 del satlite TRMM.. 66

Grfico 4.5. Series de tiempo de precipitacin mensual segn los modelos Willmott-Matsuura (periodo 1950 a 1999), GLDAS-NOAH 2 (periodo 1950 a 2008) y TRMM 3B42 (periodo 1999 a 2011)... 67

Grfico 4.6.1. Serie de tiempo del balance de energa del modelo GLDAS-2 (NOAH model) para el clculo de la evaporacin en la regin de la cuenca del bofedal Chaquilla.. 69

Grfico 4.6.2. Serie de tiempo de la precipitacin y evapotranspiracin del modelo GLDAS (NOAH Model) para la zona de la cuenca del bofedal Chaquilla (S 19.75 a 19.95 y E 60.05 a 60.25). 70

Grfico 4.6.3. Serie de tiempo de escorrenta y cambio de almacenamiento del modelo GLDAS (NOAH Model) y estimacin de la recarga regional potencial mensual. 71

Grfico 4.6.4. Serie de tiempo de intervalo de 3 Hrs. de la precipitacin, evaporacin y escorrenta total del modelo GLDAS 2 (NOAH Model) para el periodo enero a mayo de 2012.. 72

Grfico 4.6.5. Serie de tiempo de intervalo 3 Hrs. de la escorrenta superficial, subsuperficial y cambio de humedad de la zona no saturada del modelo GLDAS 2 (NOAH Model) para el periodo enero a marzo de 2012 73

Grfico 4.6.6. Estimacin de la recarga regional potencial con datos del modelo GLDAS (NOAH Model) con un balance de masas en zona no saturada 73

Grfico 4.6.7. Recarga y evaporacin desde la zona saturada de febrero de 2012.. 74 Grfico 4.7. Clasificacin de alturas y pendientes en la cuenca... 77 Grfico 4.8. Perfil Longitudinal a lo largo de la cuenca del bofedal Chaquilla. La

ubicacion del alineamiento se muestra en mapa 2D................................. 77 Grfico 4.9.1. Presencia de ruido en los primeros segundos de realizacin de la prueba

slug test en piezmetro P-1... 80

[ix]

Grfico 4.9.2. Datos de respuesta de ensayos rising head repetidos con distinto desplazamiento inicial y graficados en forma normalizada.. 81

Grfico 4.10.1. Curva granulomtrica de la arena muestreada en sobre el rio Taru a la altura de la poblacin de Chaquilla... 83

Grfico 4.10.2. Curva granulomtrica de la arena muestreada en los alrededores de las rocas ignimbritas en la parte norte del bofedal. 83

Grfico 4.11.1. Aplicacin del mtodo de White para la estimacin de la evapotranspiracin del agua somera en base a la variacin de niveles en un periodo de 24Hrs.. 85

Grfico 4.11.2. Niveles piezomtricos estticos en el bofedal Chaquilla.. 87 Grfico 4.11.3. Variacin de niveles estticos en el bofedal Chaquilla. 88 Grficos 4.12. Variacin de ORP y OD con la profundidad de la muestra para los

piezmetros P-12, P-15, P-23 y P-24 93 Grfico 4.13.1. Serie de tiempo mensual de la presin de dixido de carbono en la

regin del bofedal Chaquilla (datos AIRX3C2M.005 satlite Aqua).. 98 Grfico 4.13.2. Molaridad de especies disueltas en un modelo hidrogeoqumico de

evaporacin en el bofedal Chaquilla. 99 Grfico 4.13.3. Variacin de la concentracin de CO2 acuoso respecto al pH en el

modelo de evaporacin mostrado en el grfico 4.13.2. 99 Grfico 4.14. Variacin de la concentracin de CO2 con la profundidad en los

piezmetros P 12 y P 24 para las campaas de junio y agosto de 2012... 103 Grfico 4.15. Modelo preliminar de degradacin de materia orgnica en el bofedal

Chaquilla....... 105

Lista de mapas

Mapas del captulo 2.

Mapa 2.1. Ubicacin del sitio de estudio. 15 Mapa 2.2. Mapa A: Imagen del satlite CBERS de 2.5mx2.5m. Mapa B: Pendientes

en la cuenca del bofedal. Mapa C: Variacin de alturas en el bofedal. Mapa D: Variacin de alturas en la cuenca................. 16

Mapa 2.3. Ubicacin del bofedal Chaquilla en las ecoregiones de los Andes centrales... 17

Anexo A (Mapas del captulo 4)

Mapas 4.1. Geologa regional y composicin simple RGB.... 121 Mapa 4.1.1. Anlisis de Componentes Principales de bandas Lansat 7, 4 y 1 122 Mapa 4.1.2. Anlisis de Componentes Principales de bandas Lansat 7, 4 y 2 123 Mapa 4.1.3. Geologa regional........................................................................................ 124 Mapa 4.1.4. Composicin RGB simple de bandas Landsat de abril de 1990 125 Mapa 4.1.5. Composicin RGB en falso color bandas 543 gestiones 1990, 2000 y

2006. 126

[x]

Mapas 4.2 Clasificacin no supervisada de Anlisis de Componentes Principales bandas 1345, 1457 y 123457. 127

Mapa 4.2.1. Tercer Componente Principal..................................................................... 128 Mapa 4.2.2. Segundo Componente Principal................................................................. 129 Mapa 4.2.3. Primer Componente Principal..................................................................... 130 Mapa 4.2.4. Cuarto Componente Principal..................................................................... 131 Mapa 4.2.5. Composicin RGB de Componentes Principales 132

Mapas 4.3. a 4.5. Clasificacin supervisada............................................ 133 Mapa 4.3. Resumen de resultados Anlisis de Componentes Principales de bandas

123457. 134 Mapa 4.4. Mapeo de Geologa local del rea circundante al bofedal Chaquilla.. 135 Mapa 4.5.1. Clasificacin supervisada de slice por el Anlisis de Componentes

Principales... 136 Mapa 4.5.2. Clasificacin supervisada de arcillas por el Anlisis de Componentes

Principales... 137

Mapas 4.6. Composicin RGB de componentes principales. 138 Mapa 4.6.1. Composicin RGB del 1, 3 y 5 componentes principales.. 139 Mapa 4.6.2. Composicin RGB del 1, 2 y 5 componentes principales.. 140 Mapa 4.6.3. Composicin RGB del 1, 2 y 5 comp.principales. Se omite texturas

en el cuaternario.. 141 Mapa 4.6.4. Combinacin de operaciones algebraicas y Anlisis de Componentes

Principales... 142 Mapa 4.7. Geologa local............................................................................................. 143

Mapas 4.8. Indices de vegetacin y del infrarojo... 144 Mapa 4.8.2. Indice de Diferencia Normalizada de Vegetacin NDVI de abril 1990,

mayo 2000 y abril 2006.. 145 Mapa 4.8.1. Indice de Diferencia Normalizada del infrarojo (NDII). 146

Mapas 4.9. a 4.13. Caracterizacin hidrogeolgica................................ 147 Mapa 4.9. Precipitacin Media Anual (1998-2010 satlite TRMM) en la Cordillera

Oriental 148 Mapa 4.10. Ubicacin de piezmetros y puntos de monitoreo.. 149 Mapa 4.11 Variacin del espesor de la capa de turba en el Bofedal Chaquilla 150 Mapa 4.12. Curvas equipotenciales correspondientes al 11 de agosto de 2012 151

[xi]

Captulo 1

Introduccin

1.1. Humedales Altoandinos

Los bofedales son peatlands o turberas de gran altitud cuya ubicacin est restringida a

cinturones alpinos y subalpinos de los Andes centrales (Otto M. et al 2011; Madrid M. datos

no publicados). Los Humedales Alto Andinos (HAA) conocidos en la bibliografa como High

Altitude Wetlands of the Andes (HAWA), son llamados comnmente bofedales en Bolivia,

Peru y Chile, pertenecen a un tipo nico de humedales en un entorno rido y semirido de las

altas regiones andinas (Alzerreca H. et al 2001). Los HAA se desarrollan a pesar de la aridez

extrema, intensa radiacin solar, fuertes vientos, oxigeno escaso, congelamiento diario y

cortos periodos de crecimiento vegetal. Estas caractersticas distinguen a los bofedales como

ecosistemas nicos que prosperan en los lmites extremos para la vida en las fras y ridas

regiones de Bolivia, Per y Chile (Squeo F. et al 1994, 2006). En resumen, se sabe que los

bofedales son ecosistemas extremadamente frgiles por su dependencia del agua, sensibles a

los cambios climticos y vulnerables a la alteracin por actividades antropognicas..

Por una parte, el agua dulce y a veces poco salina de los bofedales proviene de agua

subterrnea asociada a riachuelos proveniente de glaciares, derretimiento de nieve y lluvia

(Squeo F. et al 2006; Otto M. et al 2011). Por otra parte, parece ser que los bofedales

influencian la hidrologa a travs de la retencin de agua y el crecimiento de vegetacin

cambiando la velocidad del flujo (Soliz H. 2011 datos no publicados).

El bofedal Chaquilla se desarrolla en una zona de transicin entre la puna rida y la hmeda y

la poblacin asentada a sus orillas es tpicamente representativa de las comunidades andinas

de la Cordillera Oriental de Bolivia que se ubican en las orillas de los bofedales en zonas con

condiciones climticas severas para la actividad humana. A orillas del bofedal Chaquilla se

asienta la comunidad del mismo nombre cuyos habitantes se dedican a la crianza de llamas,

ovejas, cerdos y bovinos, actividad que ha determinado un fuerte impacto sobre las especies

vegetales nativas (ISA Bolivia, 2005), vale decir que los bofedales son el ncleo econmico de

[1]

los pobladores de este tipo de regiones (Alzrreca H. et al 2001). El bofedal Chaquilla

prospera en condiciones climatolgicas extremas, en razn de que la precipitacin es de solo

326 mm/ao y la evapotranspiracin de 264mm/ao est ligada a una intensa radiacin solar y

fuertes vientos.

Actualmente la comunidad cientfica internacional est intensificando el estudio integral de las

regiones montaosas; reconociendo la importancia de estas regiones, las Naciones Unidas

declaro al ao 2002 como el ao Internacional de las Montaas. Ms aun, el programa

International Geosphere Biosphere Programme (IGBP) inicio el proyecto Mountain Research

Initiative (MRI), el cual se enfoca en el impacto del cambio climtico global en regiones

montaosas y asume que el calentamiento global tendr importantes consecuencias en dichas

regiones. (Viviroli D. et al 2011, Buytaert W. et al 2010).

Adicionalmente, la comunidad cientfica est efectuando esfuerzos conjuntos para la

preparacin de estrategias de adaptacin al cambio global. Una importante cantidad de

informacin procesada y datos crudos de sensores remotos de diferentes programas

relacionados a las ciencias de la tierra estn ahora disponibles a travs del Global Change

Master Directory (GCMD) de la Administracin Nacional de Aeronutica y el Espacio

(NASA por sus siglas en ingles). Este proyecto tiene por misin asistir a investigadores,

legisladores y pblico en general en el acceso a datos e informacin accesoria (incluyendo

informacin relacionada a los instrumentos y plataformas) que es relevante en trminos del

cambio global y las ciencias de la tierra. Es as que en la pgina web del GCMD Goddard

Space Flight Center (GCMD GSFC) se tiene acceso a modelos globales, algoritmos de

procesamiento, anlisis y visualizacin de datos que marcan el estado del arte en esta ciencia.

Por otra parte, en un mbito ms especifico, una intensa investigacin se est efectuando para

estudiar el retroceso de los glaciares andinos en el escenario actual de cambio climtico

(Ramrez E. 2006). Sin embargo, los modelos de balance de masas no incorporan las variables

de almacenamiento de agua subterrnea y por lo tanto ignoran el efecto de los bofedales sobre

el ciclo hidrolgico (Soliz H., 2010 datos no publicados).

[2]

Una revisin exhaustiva de la literatura dedicada a la investigacin de los humedales

altoandinos permite establecer que en contraposicin a los avances en el conocimiento

cientfico de humedales y turberas ubicadas en el hemisferio norte de los cuales se puede

encontrar miles de artculos y estudios, los humedales altoandinos son poco conocidos (Squeo

F. et al 2006 y aun son limitados los estudios cientficos que se realizan de ellos.

Hasta el momento, el conocimiento de humedales altoandinos ha sido derivado principalmente

de estudios a pequea escala de sitios nicos ubicados en diferentes partes de los Andes y

basados esencialmente en estudios biolgicos y aplicacin de datos de sensores remotos (Otto

M. 2011). En Bolivia se han efectuado estudios para conocer las caractersticas, distribucin y

casos de manejo de los bofedales en Bolivia (Prieto G. 2008; De la Barra N. y Bilbao J. 2005).

En el campo especifico de la hidrogeologa de los bofedales, en 2008 Miguel Madrid aplic

mtodos hidrogeolgicos, hidrogeoqumicos e isotpicos para estudiar dos bofedales

localizados en la cuenca del Rio Huasco en la III Region de Chile. Tambin en esta temtica,

una primera experiencia en nuestro pas fue el estudio hidrogeolgico del bofedal del nevado

Illimani, que fue realizado por Hugo Sols en el marco de la primera versin de la Maestra en

Hidrogeologa y Recursos Hdricos y con el apoyo de la ONG Agua Sustentable. En dicho

estudio, el bofedal fue caracterizado como un acuitardo, por lo cual los cursos de agua serian

alimentados principalmente por precipitacin y el deshiele del glaciar.

Debido a los pocos estudios cientficos al respecto, muchas preguntas quedan por contestar.

Por ejemplo, es importante conocer si ellos son alimentados por sistemas de flujo regional

siendo recargados en las cabeceras de las cuencas por la fusin del hielo glacial y nieve o si

ellos son alimentados por sistemas de flujo de agua subterrnea a una escala regional y local.

En razn de que la hidrogeologa fsica e hidrogeoqumica son ciencias multidisciplinarias con

fundamentos y procedimientos de validez universal, es evidente que el estado del arte en estas

ciencias son perfectamente aplicables al estudio de los humedales altoandinos, pero teniendo

en cuenta las particularidades propias de estos. Es as que el estudio del bofedal Chaquilla se

efecta con metodologas pertenecientes a las mltiples disciplinas que forman parte de la

hidrogeologa fsica y qumica, las cuales se explican en detalle en el captulo 3.

[3]

1.2. Objetivos

1.2.1. Objetivo general

El objetivo de esta investigacin es efectuar la caracterizacin hidrogeolgica e

hidrogeoqumica del bofedal Chaquilla (Potos-Bolivia). Para tal efecto, se busca determinar

los procesos que controlan el flujo y aquellos que previenen la nitrificacin, salinizacin y

alcalinizacin.

1.2.2. Objetivos especficos - Justificar y organizar la investigacin.

- Establecer el estado actual de conocimiento del bofedal Chaquilla y determinar los

mejores mtodos para su estudio desde un punto de vista hidrogeolgico.

- Caracterizar la geologa, precipitacin, evapotranspiracin y recarga a escala regional.

- Caracterizar la geologa, evapotranspiracin, conductividad hidrulica, velocidad y

sistema de flujo en el bofedal y elaborar un modelo conceptual hidrogeolgico.

- Caracterizar y modelar los procesos principales que controlan la hidrogeoqumica en el

bofedal. Determinar si la evapotranspiracin est produciendo salinizacin-

alcalinizacin en el bofedal y si las condiciones de oxidacin-reduccin previenen la

contaminacin por nitratos. Elaborar un modelo conceptual hidrogeoqumico.

1.3. Establecimiento del problema

El bofedal Chaquilla se constituye en un ecosistema estratgico de adaptacin a condiciones

extremas para la vida; sin embargo, en la actualidad los pobladores se niegan a utilizar el

bofedal como fuente de agua para consumo por temor a las sustancias que precipitan a lo largo

del bofedal adems de un probable incremento en las emisiones de metano que se observa en

forma de salida de burbujas y por su olor caractersticamente desagradable.

Los pobladores expresan temor sobre la calidad de las aguas y efectos nocivos sobre la salud y

atribuyen esos efectos a un cambio radical en el clima, cuyo conocimiento subyace en

prcticas y costumbres ancestrales en el uso de los bofedales como entidades nicas para su

subsistencia.

[4]

Por lo tanto, se establece el problema como la posible degradacin del bofedal Chaquilla por

procesos de salinizacin-alcalinizacin y nitrificacin; considerando a este ecosistema como

un punto estratgico de adaptacin a fenmenos de cambio climtico.

1.4. Organizacin de la tesis

En el captulo 1 se justifica y organiza coherentemente la investigacin. En el captulo 2 se

presenta el estado actual del conocimiento del bofedal Chaquilla efectundose una descripcin

general del sitio de estudio.

En el captulo 3 se describe rigurosamente los mtodos, materiales e instrumentos utilizados

en esta investigacin; estableciendo las posibilidades de aplicacin de los avances en las

disciplinas que concurren en la hidrogeologa e hidrogeoqumica como ciencias

multidisciplinarias, destacndose el procesamiento de datos de sensores remotos, la

piezometra y la modelacin hidrogeoqumica.

En el captulo 4 presentan los resultados en el mismo orden secuencial y se acompaa la

discusin de los resultados. Finalmente, en el captulo 5 se proponen las conclusiones y

recomendaciones resultantes del trabajo de investigacin.

1.5. Supuestos y limitaciones para la realizacin de la tesis

Los supuestos asumidos en la realizacin de esta investigacin estn referidos a la validez de

las simplificaciones necesarias para comprender y modelar los complejos procesos que

controlan la hidrogeologa fsica y qumica, las cuales se expresan en modelos conceptuales

simplificados.

Las limitaciones para la realizacin de la investigacin estn relacionadas al tiempo y recursos

econmicos limitados, de tal manera que se efecta un monitoreo peridico de niveles y

parmetros fsico qumicos y se realiza dos campaas de toma y anlisis de muestras.

[5]

Captulo 2

Descripcin del sitio

2.1. Estado del conocimiento del bofedal Chaquilla

El ao 2005, el Instituto Socioambiental de Bolivia (ISA) elaboro una propuesta tcnica para

la elaboracin del proyecto comunitario de manejo de bofedales de la comunidad de

Chaquilla, como documento de solicitud de financiamiento ante la Corporacin Andina de

Fomento (CAF) y el Banco Interamericano de Desarrollo (BID) bajo el formato de

presentacin de proyectos del GEF, y que estaba enmarcado en las polticas nacionales de

manejo de las tierras del rea altoandina de Bolivia y de prevencin de desertificacin.

Por otra parte, en diciembre de 2010, la Administradora Boliviana de Carreteras (ABC) lanzo

la licitacin pblica para la Supervisin tcnica y ambiental de la carretera Potos - Uyuni,

un componente importante de dicha supervisin es el tem 11,1,2,4 denominado Plan de

Manejo de bofedales y Capacitacin de Manejo Sostenible del Humedal Chaquilla, el cual se

enmarca dentro del componente socioambiental y Plan de Prevencin y Mitigacin Ambiental.

Dentro de este Plan de Prevencin y Mitigacin, el consultor deba realizar una confeccin

clara y detallada del alcance y delinear objetivamente los hitos de pago para las capacitaciones

que se tienen para el Plan de Manejo del Bofedal Chaquilla y la Capacitacin para

Productividad Artesanal en dicha poblacin. Para dicho efecto cuenta con la informacin

disponible del Estudio de Evaluacin de Impacto Ambiental (EEIA) y la documentacin

generada por la consultora que efectu el diseo final del proyecto.

Posteriormente, la ABC contrat servicios de consultora para efectuar un estudio

hidrogeolgico del Bofedal Chaquilla con el objetivo de determinar el impacto de la

construccin de la carretera si sta atravesaba el bofedal. Como resultado de este estudio, se

defini la construccin de una variante que rodea el bofedal por el sector sur y atraviesa las

aguas del ro Taru que sale del bofedal por medio de una alcantarilla en la progresiva 72+887.

Pese a haberse efectuando mltiples gestiones para tener acceso a dicho estudio, la

informacin se maneja con absoluta reserva y solo se ha tenido acceso al diseo de la variante.

[6]

2.2. Descripcin del sitio de investigacin

2.2.1. Ubicacin

El bofedal Chaquilla debe su nombre a la poblacin asentada a sus orillas sobre el kilmetro

67 de la carretera que une las ciudades de Potos y Uyuni y que fue recientemente inaugurada.

La zona de estudio se ubica en el Departamento de Potos en el territorio del Municipio de

Porco segunda seccin de la provincia Antonio Quijarro entre las coordenadas 194937-

195423de latitud y 6609'51''- 6608'42'' de longitud y una altura media de 3750 m.s.n.m.

Limita al oeste y al sur con el municipio de Tomave, al norte con el municipio de Yocalla y al

este con el municipio de Potos, los dos ltimos pertenecientes a la provincia Tomas Fras (ver

Mapa 2.1.). El departamento y la ciudad de Potos son famosos en el mundo por la riqueza

mineral que ha sido explotada desde tiempos de la colonia espaola.

2.2.2. Topografa y relieve

El bofedal se orienta de norte a sur segn la direccin de los ros Taru y Tabla Cruz; el sitio de

estudio se encuentra en un valle formado entre dos serranas que corren paralelamente de norte

a sur por una extensin de 5 Km con un ancho de 1.6 Km a la altura de la poblacin de

Chaquilla y que disminuye gradualmente hasta el lmite sur del bofedal. La pendiente media

del primer tramo de la superficie del bofedal es de 0.4% mientras que la del segundo tramo es

de solo 0.3%; esto significa, que la superficie del bofedal es prcticamente horizontal (ver

mapas 2.2.).

2.2.3. Cobertura y uso actual del sitio

El sitio es tpicamente representativo de las comunidades andinas de la Cordillera Oriental de

Bolivia que se ubican a orillas de los bofedales en zonas con condiciones climticas severas

para la actividad humana y en las cuales prima una intensa actividad pastoril (Carafa T. 2009).

En el sector del bofedal de Chaquilla se asienta la comunidad del mismo nombre cuyos

habitantes se dedican a la crianza de llamas, ovejas y cerdos, actividad que ha determinado un

fuerte impacto sobre las especies vegetales nativas del bofedal (ISA Bolivia 2005). Debido a

que los bofedales mantienen una cobertura vegetal durante la mayor parte del ao, son

[7]

aprovechados principalmente en la poca seca para el pastoreo de ganado camlido, actividad

que favorece el asentamiento humano, vale decir que los bofedales son el ncleo econmico

de los pobladores de este tipo de regiones (Alzerreca H. et al 2001).

El bofedal Chaquilla cubre un rea total de 2168Ha. de las cuales, actualmente, 1445Ha. Estn

cubiertas permanentemente por vegetacin; el abanico aluvial que forma el ro Tabla Cruz a su

ingreso al bofedal tiene una extensin de 645Ha. El rea circundante se caracteriza por la

predominancia de superficies descubiertas inestables con depsitos de arena en las serranas y

montaas que rodean el bofedal. Asimismo, destacan pero de forma dispersa depsitos de

suelo salino y pequeos campos temporales de nieve. La vegetacin predominantemente en

los sectores aledaos al bofedal es arbustiva y herbcea graminoide con sinusia arbustiva

xeromrfica.

2.2.4. Hidrologa

2.2.4.1. Rgimen de precipitacin

La cordillera de Los Andes representa la mayor barrera topogrfica para la circulacin

atmosfrica en Sud Amrica. En la porcin central (15 a 27 S), la barrera de Los Andes

forman la provincia Altiplano-Cordillera Occidental caracterizadas por zonas ridas y

semiridas. Siguiendo criterios de clasificacin de ecoregiones (Olson et al 2001 WWF 2001)

y segn rangos de precipitacin indicados por Squeo F. et al (2008), se ha efectuado la

ubicacin del bofedal Chaquilla en las ecoregiones de los Andes centrales. La Precipitacin

Media Anual (PMA) ha sido calculada con datos 3B43 del periodo 1998 a 2010 del satlite

Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) disponibles en el Goddard Earth Sciences

Data and Information Service Center (GES DISC) de la NASA. Segn estos criterios, el

bofedal Chaquilla se ubica en la puna semihmeda que se ubica en un rango de precipitacin

de 250 a 500 mm anuales (ver mapa 2.3.).

La fuente de humedad para lluvia en los flancos del este de la cordillera de Los Andes es

principalmente el ocano Atlntico con humedad de recirculacin proveniente de la cuenca del

Amazonas (Vera et al 2006). Durante el verano austral, el anticicln de ncleo clido

[8]

(Bolivian High) se desarrolla en la parte superior de la troposfera sobre la regin del

Altiplano-Cordillera occidental y sobre los flancos orientales adyacentes de la cordillera de los

Andes (Vera et al 2006). En recientes investigaciones se ha utilizado datos TRMM 2B31 para

diferenciar zonas de mayor precipitacin por efectos orogrficos en la cordillera de Los Andes

centrales (Bookhagen B. et al 2008) y se ha efectuado anlisis de datos TRMM 3B42

(resolucin temporal horaria) para identificar la ocurrencia de eventos extremos de

precipitacin (Scheel et al 2011).

Figura 2.1. Seccin transversal esquemtica de Sud Amrica en el sector de los Andes Centrales que muestra a gran escala los elementos principales que controlan el rgimen de

precipitacin (SAMS) (Fuente CLIVAR Web site online at http://www.clivar.org).

[9]

No existe informacin meteorolgica de la cuenca de los ros Taru y Tablacruz que

alimentan el bofedal, pese a que exista en el pasado una estacin meteorolgica ubicada en

la poblacin de Chaquilla. Por consiguiente, se utiliza datos de precipitacin mensual

TRMM 3B43 del satlite Tropical Rain Measurement Mission TRMM y se compararan los

valores con datos recabados de la estacin meteorolgica de Potos que es la ms cercana y

est ubicada aproximadamente a la misma altura y tiene similitudes fsicas y

climatolgicas. No se ha encontrado estudios del rgimen de precipitacin en la zona de la

cuenca del Bofedal Chaquilla ni tampoco en la regin de las cuencas vecinas. Los datos de

la estacin pluviomtrica de Chaquilla son incompletos y no se pueden utilizar para

caracterizar el rgimen de precipitacin ni para calibrar los datos del satlite TRMM. En el

captulo 3 se discute en profundidad la aplicacin de datos del satlite TRMM para

caracterizar el rgimen de precipitacin.

De acuerdo a los datos del Servicio Nacional de Meteorologa e Hidrologa (SENAMHI)

de la estacin de Potos, la precipitacin media anual es de 410 mm por ao,

caracterizndose por una secuencia de aos secos (La Nia) y aos hmedos (El Nio); se

estima que el fenmeno del nio ocurre en promedio cada cinco aos. En la figura 2.2. se

muestran las precipitaciones y temperaturas medias mensuales para un periodo de registro

de 15 aos. Es notable que el valor de la precipitacin media anual para la ciudad de Potos

(400mm) calculada con datos del satlite TRMM vare solamente en un 2.5% del valor

obtenido con datos del SENAMHI (410mm).

2.2.4.2. Temperatura y evapotranspiracin.

De acuerdo a datos del SENAMHI de la estacin de Potos, la temperatura media anual es

9.2C mientras que las temperaturas mnimas medias mensuales son menores a los 4.47C

y con valores menores a 0C entre los meses de mayo a septiembre.

De acuerdo al balance hdrico efectuado por la Facultad de Geologa de UATF, se produce

un dficit en el periodo comprendido entre los meses de mayo a noviembre y la

evapotranspiracin calculada para la poca de lluvias es de 63mm.

[10]

Grfico 2.1. Precipitacin, temperatura y evapotranspiracin media mensual de la estacin Potos.

2.2.5. Geologa

Los bordes de la Cordillera Oriental estn recubiertos por vastas acumulaciones de

ignimbritas daciticas Mio-Pliocenas de las mesetas de Morococala y de los Frailes, las

cuales indican una fuerte actividad magmtica. Por otro lado, la Cordillera Oriental est

fuertemente deformada por las fases tectnicas Hercnica y Tardihercnica, as como por

las fases tectnicas Andinas en particular Miocenas y Pliocenas (Suarez-Soruco R. 2000,

Argollo J. et al 2008 y Jimnez N. et al 2009)

La formacin Los Frailes es una extensa meseta de ignimbritas con un dimetro medio

mayor a los 100Km, se constituye en uno de los ms grandes depsitos de este tipo de roca

en el mundo (Crown D.A. et al 2008). Esta formacin est localizada en la margen oeste de

la Cordillera Oriental de Los Andes (ver Mapa 2.1.), cubre 8500 Km2 y se origin en el

Mioceno Superior, es decir hace 5 a 8 Ma (ver figura 2.3.). Estas rocas presentan diferentes

grados de soldadura con espesores que varan entre los 100 a 1000m que superyacen a

secuencias plegadas de sedimentos paleozoicos y cretcicos, adems de otras secuencias

volcnicas del Mioceno inferior. En esta formacin se presentan domos de rocas andesitas

y riolitas adems de coladas de lava (Crown D. A. et al 2008). En razn de la

mineralizacin producida en varios sectores de la meseta de ignimbritas de Los Frailes y de

la particular evolucin tectonomagmtica de los Andes bolivianos (Horton B. 2005), existe

0

2

4

6

8

10

12

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Parmetros medio mensuales

PRECIPITACION EVAPOTRANSPIRACION POTENCIAL TEMPERATURA MEDIA

Tem

pret

atur

a (C

)

Prec

ipita

cion

y Eva

potra

nspir

acin

Pot

encia

l (m

m)

[11]

una amplia bibliografa que estudia esta formacin (Grant et al 1979; Schneider 1981,

1985, 1987; Schneider y Halls 1985; Koeppen et al 1987; Ort 1991, 1992; Gubbels 1993 y

Leroy y Jimnez 1996, mencionados por Suarez-Soruco R. 2000 y Jimnez N. et al 2009).

Figura 2.2. Magmatismo Mioceno en el borde oeste de la Cordillera Oriental (Modificado por Suarez-Soruco (2000) de: Grant et al 1979; Schneider 1981, 1985; Schneider y Hall 1985;

Koeppen et al. 1987; Ort 1991, 1992; Gubbels, 1993)

Un grupo coherente de edades K-Ar de 3,89 a 2,06 Ma, obtenidas en domos e ignimbritas

del interior del campo volcnico, indica que la gran meseta central de Los Frailes se edific

principalmente durante el Plioceno (Schneider y Halls 1985, Leroy y Jimnez 1996

mencionados por Suarez-Soruco R. 2000 y Jimnez N. et al 2009). La actividad magmtica

prosigui durante el Cuaternario; Schneider y Halls dataron una ignimbrita del borde

suroriental de la meseta en 1,24 Ma. En el borde occidental, Legros (1998) (mencionado

por Suarez-Soruco R. 2000) dat varios centros que se esparcen hacia el Altiplano y cuyas

composiciones varan de andesitas africas a dacitas y riodacitas porfdicas; centros

shoshonticos cuaternarios se encuentran entre ellos. Las edades Ar-Ar oscilan entre 8,66 y

[12]

0,03 Ma. Al sur de la meseta, se encuentra el centro volcnico Nuevo Mundo constituido

por espesas coules dacticas, depsitos de nubes ardientes y lahares que se derramaron

sobre morrenas cuaternarias formadas durante la ltima glaciacin ocurrida hace 12.000

aos. Por lo tanto, ste sera el volcn holoceno situado ms al interior del continente en la

regin. Depsitos plinianos que se extienden hasta la ciudad de Potos, se originaron en

este volcn, aparentemente en tiempo prehistrico (de Silva y Francis 1991, mencionado

por Suarez-Soruco 2000). En la figura 2.4. se muestra un resumen de las grandes

erupciones piroclsticas ocurridas en el retroarco de los Andes de Bolivia, pese a que las

dataciones K-Ar disponibles no permiten una alta precisin, se puede advertir que estas

erupciones ocurrieron con un grosero sincronismo a lo largo de toda la faja de Huarina.

Figura 2.3. Erupciones piroclsticas de gran volumen y de volumen intermedio en el retroarco de los Andes bolivianos. La mayor parte de las edades radiomtricas actualmente disponibles son K-

Ar con amplios rangos de error. Ntese en la parte superior derecha la particularmente larga historia de erupciones piroclsticas de la meseta de Los Frailes. Segn Jimnez N. et al (2009).

[13]

2.2.6. Hidrogeologa

Las rocas ignimbritas de la formacin Los Frailes tienen diferentes grados de soldadura. La

unin de estas rocas est fuertemente relacionada con el proceso de soldado el cual

controla la unin o cohesin de los fragmentos de vidrio de cuarzo. El grado de soldadura

se relaciona con la conductividad hidrulica de manera inversa; es decir, materiales

densamente soldados son mas susceptibles de contener fracturas de enfriamiento, lo cual

conduce a altas conductividades del volumen representativo (Tracey 1986, mencionado por

Davis A. y McCuen R. 2005). Por el contrario, ignimbritas dbilmente soldadas pese a ser

muy porosas presentan un pobre fracturamiento e interconexin. Hind 1985 (mencionado

por Davis A. y McCuen R. 2005) estableci que las ignimbritas densamente soldadas

pueden tener conductividades de 3E-3 m/seg, mientras que las pobremente soldadas tienen

conductividades de alrededor de 6E-6m/seg. En general, el proceso de infiltracin-

escurrimiento controla la ocurrencia de sistemas de flujo regional o local hacia los

depsitos cuaternarios del bofedal.

De acuerdo a la descripcin estratigrfica y el control del relieve, el agua de los humedales

est compuesta de una parte activa y una inactiva. El flujo inactivo es aquel que solo puede

ser removido por evaporacin y por infiltracin (Davis A. y McCuen R. 2005); mientras

que el flujo de la parte activa es controlada por las condiciones de frontera, la

conductividad hidrulica y el almacenamiento especfico de los materiales. Se considera

que el flujo de agua subterrnea del bofedal Chaquilla que se produce en la roca paleozoica

subyacente es despreciable, consecuentemente, el nico flujo importante parece ser el que

se produce desde la formacin Los Frailes hacia las capas cuaternarias superyacentes. El

bofedal Chaquilla contiene una capa de turba de espesor y grado de descomposicin

variable cuyo rol hidrogeolgico aun se desconoce y que se investigara en este estudio. No

se ha encontrado ninguna informacin sobre la existencia de gradientes hidrulicos desde

los sectores laterales hacia el ro y del norte hacia el sur aguas abajo, pese a que estos

parecen evidentes en las observaciones de campo.

[14]

Formacin Los Frailes

Formacin Morococala

Porco

Tomave

YocallaTinquipaya

Uyuni (Thola Pampa)

Oruro

Sucre

Potosi

Cochabamba

Salar de Uyuni

65.5 W66 W66.5 W67 W

17

S17

.5

S18

S

18.5

S

19

S19

.5

S20

S

20.5

S

21

S

Antonio Quijarro

Tomas Frias

66 W68 W70 W

18

S20

S

22

S

Cuenca Bofedal

790000 80000078

0000

078

1000

078

2000

0

Dpto. Potosi

Llanura Beniana

Cordillera Oriental

Altiplano

Escudo precambrico

SubandinoLlan

ura Ch

aco

Cordillera O

ccidental-Volcanica

Llanura Madre de Dios

BoliviaLF

MR

62W64W66W68W70W

14S

16S

18S

20S

22S

DescripcinLmite nacional

Departamento de Potos

Fm Morococala

Fm Los Frailes"

Mapa 2.1. Ubicacin del sitio de estudio. El bofedal Chaquilla se ubica en el departamento de Potos, a70Km hacia el sudoeste sobre la carretera que une la ciudad de Potos con el salar de Uyuni.

Descripcin!( Capital departamental

!. Capital municipal

Altiplano

Ignimbritas del Mioceno

Departamento de Potos

Salar de Uyuni

Cuenca Bofedal ChaquillaProvincias

Antonio Quijarro

Tomas Frias

0 3 6 9Km

0 25 50 75Km

Ubicacin en elDepartamentode Potos

Altiplano

"1 cm = 20 km

[15]

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7800

000

7805

000

7810

000

7815

000

7820

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785000 790000 795000 800000 805000

7795

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794000 796000 798000 800000 802000 779

6000

7798

000

7800

000

7802

000

7804

000

7806

000

ReferenciasBofedal Chaquilla

Ros y quebradas

Pendientes (%)0 - 20

20 - 35

35 - 109

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794000 796000 798000 800000 802000 779

6000

7798

000

7800

000

7802

000

7804

000

7806

000

ReferenciasBofedal Chaquilla

Mapa de alturas3,900

Cuenca alta

Cuenca media

Cuenca baja

Mapa B. Pendientes en la cuenca del bofedal

Mapa C. Variacin de alturas en el bofedal Chaquilla

Mapa A. Imagen del satlite Cbers de 2.5x2.5 resolucin

Ro Taru

DescripcinBofedal Chaquilla

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Perfil longitudinal

AlturasHigh : 4904

Low : 3714

Mapa D. Variacin de alturas en la cuenca

0 1 2 3

Km

0 2.5 5 7.5

Km

Ro Tabla Cruz

Laguna

Mapas 2.2. El mapa A muestra una imagen de alta resolucin CBERS del bofedal, se puede apreciar las caractersticas mas relevantes delrelieve y el sistema de drenaje; resaltan en color blanco los depsitos de arena y en color oscuro las zonas saturadas en el bofedal. En el mapa

B se muestra la distribucin de pendientes de la cuenca del bofedal; es destacable que el 81% del rea de la cuenca tiene una pendientemenor al 20%, lo cual es consistente con este tipo de material volcnico. El mapa C presenta la distribucin de alturas en el bofedal, que varan

en un rango de solo 40 m. El mapa D muestra la variacin de alturas en la cuenca del bofedal.

0 1 2 3

Km

[16]

Llanura Beniana

Cordillera OrientalAltiplano Llanura Chaco

Llanura Madre de Dios

Subandino

Cordillera Occidental-Volcanica

5730'W

5730'W

600'W

600'W

6230'W

6230'W

650'W

650'W

6730'W

6730'W

700'W

700'W10

0'S

123

0'S

150

'S17

30'

S20

0'S

223

0'S

0 280 560

Km1 cm = 80 km

"

Antonio Quijarro

Tomas Frias200

250

300350

400

450

150 500500

-660'-670'

-19

0'-2

00'

-21

0'

Ecoregiones de los Andes CentralesPuna arida PMA(*)700mm

PMA(*) en la zonaHigh : 548.189

Low : 100.637

Isoyetas

Provincias

Bolivia

Mapa 2.3. Ubicacin del bofedal Chaquilla en las ecoregiones de los Andes centrales (segn mapa modificado de Olson et al 2001 WWF 2001) ysegun rangos de precipitacin indicados por Squeo et al (2008). La PMA (*) ha sido calculada con datos del satlite Tropical Rainfall

Measurement Mission (TRMM) disponibles en el Goddard Earth Sciences Data and Information Service Center (GES DISC) de la NASA.(*) PMA=Precipitacin Media Anual del periodo 1998 a 2010 con datos 3B43 del satlite TRMM.

Area de estudio en las ecoregiones Lmite nacionalArea influencia (Provincias)Cuenca Bofedal Chaquilla

[17]

Captulo 3

Mtodos, materiales e instrumentacin

3.1. Aplicacin de datos de sensores remotos.

El Foro Mundial en desarrollo Sostenible llevado a cabo el ao 2002 reconoci que la escacs

de informacin de recursos hdricos en muchos pases en vas de desarrollo era uno de los

principales obstculos para lograr un desarrollo sostenible y las Metas de Desarrollo del

Milenio. Asimismo, la alarmante degradacin de los sistemas de monitoreo y la obsolescencia

de sistemas de medicin in situ en pases en vas de desarrollo, requiere soluciones adicionales

para mejorar polticas estatales basadas en informacin hdrica confiable y perdurable.

(Meijerink A. 2007).

Asimismo, existen numerosos aspectos que dificultan la investigacin hidrogeolgica;

actividades como la evaluacin, modelado y gestin de recursos de agua subterrnea se

dificultan considerablemente por la falta de datos, especialmente en ambientes ridos donde

existen redes, instrumentos y recursos dbiles de vigilancia (Brunner et al 2006). Este es

precisamente el caso de la escasez de datos hidrometeorolgicos y de parmetros

hidrogeolgicos en Bolivia, donde se cuenta con un nmero limitado de mediciones puntuales

o no existe ningn dato.

Las tecnologas de observacin de la tierra y del ciclo hidrolgico pueden ayudar a llenar estos

vacios. Diferentes aspectos del cambio global afectan el ciclo hidrolgico; los datos de

sensores remotos satelitales proveen informacin valiosa que puede ser usada para monitorear

cambios en la precipitacin, evapotranspiracin, en almacenamiento de agua subterrnea,

extensin de los cuerpos de agua, etc. Segn se acepta actualmente, las claves para asegurar

que datos de sensores remotos sean accesibles para investigadores y estudiosos de los recursos

de agua son la educacin y el entrenamiento (Meijerink A. 2007; DePasquale 2010).

La estimacin de la recarga es una tarea dificultosa especialmente en regiones ridas, ya que

depende de la variacin espacial de la lluvia, caractersticas del suelo, la cobertura vegetal y

factores que determinan la escorrenta (por ejemplo propiedades topogrficas). Una de las

[18]

primeras y actualmente ms comunes aplicaciones de datos de sensores remotos es la

caracterizacin de la cobertura vegetal adems de ser usada como indicador del contenido de

humedad del suelo y profundidad del nivel fretico.

En terrenos llanos, el potencial de recarga de agua subterrnea en intervalos grandes de tiempo

es la diferencia promedio de largo plazo entre la precipitacin y la evapotranspiracin. Ambas

cantidades pueden ser estimadas de datos de sensores remotos (ver por ejemplo Hossam H. y

Atef A. 2011). La precipitacin puede ser estimada de la temperatura de las nubes a travs de

ciertos algoritmos (Kummerow C. et al 2000) tal es el caso de los datos del Tropical Rainfall

Mission, los cuales deben combinarse y calibrarse con datos de estaciones terrenas. La

evaporacin puede ser evaluada usando imgenes multiespectrales de las regiones del visible e

infrarojo (ver figura 3.1.) a travs de un balance de energa; de forma sencilla, la temperatura

de un pixel seco subir ms que la de un pixel que contiene una gran cantidad de agua pues

este ultimo perder energa a travs de la evaporacin del agua.

Es cada vez ms comn la utilizacin de los sistemas de teledeteccin (remote sensing) para el

monitoreo de la evolucin de diferentes sistemas hidrolgicos como ser glaciares (Cassasa et

al 2007), humedales (Meijerink A. 2007), lagos, represas. La escasa o inexistente informacin

hidrolgica, geolgica y topogrfica en Bolivia hace que la aplicacin de mtodos de

teledeteccin para la delimitacin y monitoreo del comportamiento de sistemas hidrolgicos

como los bofedales, brinden una herramienta til para la delimitacin, mapeo de potencialidad

y vulnerabilidad, monitoreo de cambios en periodos largos de tiempo, caracterizacin de la

recarga, evaporacin, temperatura y cobertura de la cuenca.

La aplicacin de mtodos de teledeteccin para la delimitacin y monitoreo del

comportamiento de humedales altoandinos es esencial en razn de la escases de datos en la

regin. En general, los estudios hidrogeolgicos especialmente los modelos de agua

subterrnea necesitan distribuciones temporales y espaciales de datos de entrada y calibracin.

En caso de que los datos requeridos no estn disponibles, los modelos no pueden servir

adecuadamente en el apoyo de decisiones ya que en estas circunstancias son bastante inciertos

[19]

e indeterminados. Los avances y desarrollo de nuevos sistemas en sensores remotos han

abierto nuevas fuentes para datos con distribucin espacial.

En los humedales, la interaccin entre el agua superficial de ros y lagos con el agua

subterrnea es crucial para la comprensin de estos humedales. La calibracin puede

efectuarse considerando variaciones de las superficies de agua y zonas de inundacin.

Variaciones del contenido de humedad del suelo puede ser evaluado con datos

multiespectrales. Estos datos complementan datos de precipitacin y evapotranspiracin para

el balance hdrico (Brunner et al 2006).

Actualmente existen cuatro tipos de datos de sensores remotos que pueden ser aplicados a la

investigacin y monitoreo de las aguas subterrneas. La clasificacin de los tipos de datos est

basada en las partes del espectro electromagntico (ver figura 3.1.) que son usados por los

sensores satelitales para el registro de la energa que es reflejada o emitida por la superficie de

la tierra (Meijerink A. 2007). El primero y que ser utilizado con preferencia en esta tesis, es

el procesamiento de imgenes multiespectrales de la regin del visible e infrarojo; el segundo

tipo son imgenes de la regin del infrarojo trmico; el tercer tipo es el procesamiento de

imgenes de radar que utilizan microondas con frecuencias entre 0.3 a 30 GHz (Jackson T. et

al 1996; Jackson T. 2002; Wigneron J.P. et al 2003) y finalmente la utilizacin de sensores

gravitacionales que miden variaciones en el campo gravitacional por variaciones en el

almacenamiento de agua y que por ser aplicables a cuencas mayores a 150.000Km2 (Rodell

M. 2011, Cesanelli A. et al 2011) no se aplicaran en esta investigacin. Algunos de los

algoritmos de procesamiento de datos ms avanzados, como los de tercer nivel como el 3B42

y 3B43 del satlite TRMM, utilizan una combinacin de datos del espectro electromagntico

para la obtencin de los resultados finales. En la tabla 3.1. se presenta un resumen de los datos

de satlites aplicados en esta tesis.

La aplicabilidad de datos de sensores remotos depende de la resolucin y la cobertura espacial

y temporal de los datos. Por ejemplo la disponibilidad de imgenes Landsat desde el ao 1972

determina una cobertura temporal de casi 40 aos, mientras que la elevada resolucin de

30mx30m para todas las bandas excepto para la banda trmica permite efectuar anlisis sobre

[20]

reas de pequea extensin. Por otro lado, el satlite TRMM tiene una cobertura temporal

desde el ao 1998, la cobertura espacial est restringida al rea ubicada entre los trpicos, la

resolucin temporal mxima otorga registro cada 3hrs y la resolucin espacial es de 0.25. En

la tabla 3.2. se presenta un resumen del dominio, resolucin y regin del espectro

electromagntico de instrumentos de los satlites TRMM y Landsat.

Figura 3.1. Zonas del espectro electromagntico usadas para aplicaciones en hidrogeologa. Los tipos de datos dependen del sector del espectro que son usadas por los sensores satelitales para el registro

de la energa que es reflejada o emitida por los diferentes materiales de la superficie de la tierra.

Anlisis y visualizaciones usadas en este estudio fueron producidas con el sistema de datos

online GES-DISC Interactive Online Visualization ANd aNalysis Infrastructure

(GIOVANNI) el cual es desarrollado y mantenido por Goddard Earth Sciences (GES) Data

and Information Services Center (DISC) de la NASA. De este sitio se ha extrado datos de

series de tiempo del balance energtico e balance hdrico del modelo Global Land Data

Assimilation System (GLDAS) para el sector de la Meseta de Los Frailes en relacin a su

impacto directo en la cuenca del bofedal que es objeto de estudio. Otra informacin relevante

descargada de este sitio y utilizada repetidamente en esta tesis son datos de algoritmos de

precipitacin de nivel 3B43 del satlite Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM).

0.4 0.5 0.6 0.7 (m)

UV Azul Verde Rojo IR cercano

Longitud de onda ( m)1E-06 1E-05 1E-04 1E-03 1E-02 1E-01 1 10 1E+02 1E+03 1E+04 1E+05 1E+06 1E+07 1E+08 1E+09

Ray

os

csm

ico

s

rayo

s Y

rayo

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roo

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Tele

visi

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y r

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Zonas del espectro electromagntico con aplicaciones en hidrogeologa

[21]

Satlite Abreviacin Aplicacin Advanced Spaceborne Thermal Emission and

Radiation ASTER

Topografa, propiedades de cuenca. DEM base para modelo conceptual

Landsat Landsat

Discriminacin litolgica

Indice NDVI, monitoreo de vegetacin

Indice NDII, agua superficial y del suelo

Tropical Rainfall Measuring Mission

TRMM Propiedades y variacin de precipitacin

Tabla 3.1. Resumen de satlites y aplicaciones en esta tesis

Propiedad Satlite TRMM Landsat

Dominio: Espacial solo regin de trpicos -

Temporal 1998 a la actualidad 1972 a la fecha

Resolucin: Espacial depende del sensor

datos 3B42 0.25x0.25 30mx30m

Temporal cada 3hrs.

Regin de espectro

electromagntico de Instrumentos

Visible Si Si

Infrarojo Si Si

IR trmico - Si

Microondas Si -

Radar Si - Tabla 3.2. Dominio, resolucin y regin del espectro electromagntico de instrumentos de los satlites

TRMM y Landsat

3.2. Procesamiento de imgenes Landsat del espectro visible y del infrarojo

Datos del satlite Landsat han sido ampliamente usados para la investigacin de humedales

(Meijerink A. 2007). Para la delimitacin del bofedal Chaquilla en estaciones secas y hmedas

se utiliza tres series de datos Landsat ortogeoreferenciadas y sin cobertura de nubes de 30 m

de resolucin espacial correspondientes a las siguientes fechas 22 abril del 1990, 27 de mayo

del ao 2000 y al 18 de abril del 2006. Se ha elegido estas imgenes en razn de que estn

ortogeorectificadas y estn disponibles para descarga libre de costo en la pgina del Global

Land Cover Facility www.landcover.com. No ha sido aplicada correccin por efectos

atmosfricos porque stos son insignificantes debido a la gran altitud de las zonas andinas en

Bolivia y la poca influencia del suelo de transfondo por la densa cobertura vegetal (Otto M et

al 2011).

[22]

El procesamiento de imgenes multiespectrales Landsat se basa en las diferentes firmas

espectrales (reflectividad) de los minerales componentes de las rocas en los rangos del

espectro visible e infrarojo de las ondas electromagnticas. Los mtodos de procesamiento de

imgenes multiespectrales incluyen: a) Mtodos de composicin en color o color composite

(CC) en color verdadero de bandas del espectro visible y composiciones en falso color de

bandas de los sectores del visible y del infrarojo. b) Mtodos de operaciones algebraicas entre

bandas, siendo la ms comn la divisin entre bandas, procedimiento que es conocido en la

literatura como rationing y finalmente c) El Anlisis de los Componentes Principales que

pertenece a los mtodos geoestadsticos de anlisis multivariado y que es conocido en la

literatura como Principal Component Analysis (PCA). En la figura 3.2. se muestra un

resumen de los mtodos aplicados.

Figura 3.2. Resumen de mtodos aplicados para el procesamiento de imgenes Landsat

En este trabajo, se procesa imgenes multiespectrales Landsat de las regiones visible e

infrarojo para tres objetivos principales: a) Delimitacin y caracterizacin general del bofedal

b) Discriminacin litolgica local del rea del bofedal Chaquilla y de su cuenca superficial y

c) Clculo de los ndices Normalized Difference Vegetacin Index (NDVI) y Normalized

Difference Infrared Index (NDII) para delimitar las zonas con vegetacin perenne asociadas a

sectores de descarga y niveles freticos someros.

Procesamiento de imgenes Landsat

Composicin en colores Operaciones entre bandas Anlisis de Componentes Principales

Ortogeoreferenciacin

[23]

3.2.1. Composicin en canales Rojo Verde y Azul (RGB)

El procedimiento ms simple para efectuar la caracterizacin superficial general del bofedal

consiste en la combinacin RGB de tres de las seis bandas Landsat. Dependiendo de las

bandas seleccionadas las combinaciones se denominan en verdadero falso color. En el

primer caso se combinan las bandas 3, 2 y 1 en los canales Rojo, Verde y Azul (RGB por sus

iniciales en ingls); sin embargo, esta combinacin en color verdadero tiene limitaciones que

no permiten discriminar los diferentes materiales. Alternativamente se emplear la

combinacin RGB de las bandas 543, la cual realza diferencias cromticas que son similares a

la apariencia real. Otras combinaciones posibles son 721 y 742 pero en general el resultado es

similar al anterior. En esta etapa aun no se efecta una clasificacin supervisada (ground truth

validation) utilizndose las imgenes resultantes nicamente para un reconocimiento general

del terreno.

3.2.2. Discriminacin litolgica supervisada y Anlisis de Componentes Principales

Las metodologas empleadas para discriminar litologa comprenden la divisin selectiva entre

bandas (rationing) y procedimientos geoestadsticos sofisticados como el Anlisis de

Componentes Principales. Para establecer superficialmente las fronteras entre las rocas

sedimentarias paleozoicas, las rocas ignimbritas y los depsitos cuaternarios, se ha utilizado

informacin del sensor TM del satlite Landsat cuyas imgenes multiespectrales estn

disponibles en la pgina web de Landcover. La fecha de adquisicin de la imagen

seleccionada (path - row = 228-074) corresponde a la poca invernal del 22 abril de 1990,

considerndose adecuada a los fines perseguidos en esta tesis dada la disminucin estacional

del vigor de la vegetacin. La imagen seleccionada esta ortogeoreferenciada y no se realizan

correcciones atmosfricas por las condiciones de la zona de estudio (Scheel et al 2011) y por

que los procedimientos basados en divisin entre bandas minimizan el efecto atmosfrico. El

programa usado para el procesamiento es el mdulo ArcMap de ArcGis 9.3 recurrindose a

procedimientos y recursos estratgicos propios del anlisis digital de imgenes, con el soporte

de la informacin de campo y los antecedentes bibliogrficos disponibles.

[24]

Recientemente, Crown y otros aplicaron el procesamiento de imgenes multiespectrales

Landsat TM para la delimitacin y caracterizacin de la meseta de ignimbritas de Los Frailes

(Crown, 2008); no se ha encontrado otros antecedentes de discriminacin litolgica mediante

la aplicacin de estos recursos en la regin; sin embargo, es abundante la bibliografa

disponible donde se citan estudios aplicados a litologas de origen volcnico dominados por

aluminosilicatos de hierro y minerales arcillosos con alto contenido de OH-.

Consecuentemente, se han usado diferentes estrategias dirigidas al propsito de establecer

mapas de geologa regional y local que sirvan de apoyo al mapeo de detalle efectuado en

campo. Se utiliza la literatura existente sobre discriminacin de estas litologas mediante

cocientes entre bandas y Anlisis de Componentes Principales.

El procedimiento seguido fue el siguiente: Inicialmente se recogi la informacin geolgica

disponible del Servicio de Geologa y Tcnico de Minas (SERGEOTECMIN) y de la literatura

existente (Suarez Soruco R. 2000, Horton 2001, Jimenez N. et al 2009). Asimismo, en el

trabajo de gabinete inicial se efectu observaciones monobanda y composiciones en falso

color. Posteriormente, se procedi a un reconocimiento de campo de las rocas paleozoicas con

Docentes de la Facultad de Geologa de la Universidad Autnoma Toms Fras (UATF) y de

las rocas de la formacin Los Frailes con la colaboracin del Ing. MSc. Jaime Garabito. De

este reconocimiento general, se han recogido muestras de rocas para permitir el conocimiento

cualitativo de los minerales componentes de esas rocas. El estudio macroscpico de las

muestras de rocas ignimbritas se llev adelante en el laboratorio de petrografa de la UATF,

esta informacin permite evaluar el peso o importancia de cada banda en la caracterizacin

inicial de las litologas investigadas.

Sobre la base de los antecedentes generales, se trabajo en la bsqueda de diferencias

litolgicas, procedimiento que se basa en la firma espectral (reflectividad) caracterstica de los

minerales componentes de las rocas en el espectro de las ondas electromagnticas de las

bandas Landsat segn se aprecia en la figura 3.3. (Wilford J. et al 2002).

[25]

Figura 3.3. Firmas espectrales de algunos materiales (Segn Wilford J. et al 2002)

El Anlisis de Componentes Principales es un mtodo de reduccin de variables basado en las

relaciones entre dichas variables que se expresan a travs de la covarianza. El anlisis de datos

multivariados desempea un rol clave en el anlisis de datos y consiste en un conjunto de

diferentes atributos o variables anotadas en cada observacin. El espacio hiperdimensional es

difcil de visualizar, por lo tanto, es til simplificar atributos multivariados a un mximo de

dos o tres, de tal manera que puedan ser mostrados en forma grfica con un mnimo de prdida

de informacin. El mtodo del Anlisis de Componentes Principales simplifica variaciones de

un conjunto multivariado correlacionado en otro de componentes no correlacionados, cada uno

de los cuales es el resultado de la combinacin linear de las variables originales. (Davis J.

1973).

[26]

Solo unos pocos de los primeros componentes principales contienen la mayor parte de las

variaciones de los datos originales. En razn de que el primer componente principal contiene

las variaciones compartidas por todos los atributos, resulta ser una mejor estimacin que los

promedios simples o ponderados de las variables originales. En la tabla 3.3. se presenta la

matriz de covarianza del Anlisis de Componentes Principales de bandas 1, 2, 3, 4, 5 y 7.

1 2 3 4 5 7 1 S11 S12 S13 S14 S15 S17 2 S21 S22 S23 S24 S25 S27 A= 3 S31 S32 S33 S34 S35 S37

4 S41 S42 S43 S44 S45 S47 5 S51 S52 S53 S54 S55 S57 7 S71 S72 S73 S74 S75 S77

Tabla 3.3. Matriz de covarianza del Anlisis de Componentes Principales de bandas 1, 2, 3, 4, 5 y 7 de Landsat.

Donde la varianza Sxy para las bandas X y Y se calcula usando la conocida frmula de covarianza (ecuacin 3.1.).

, = = 1 [=1 ( ). ( )] (3.1.) Los eigenvalores l y eigenvectores X asociados a la matriz de covarianza A se calculan con la

ecuacin 3.2. Los eigenvalores y eigenvectores asociado