Clculo de la recarga hdrica potencial en los pramos de la Parroquia Pungal e identificacin de amenazas mediante el analisis multicriterio

 

Calculation of the potential water recharge in the paramos of the Pungal Parish and identification of threats through multicriteria analysis

 

Clculo do potencial de recarga de gua nos paramos da Freguesia de Pungal e identificao de ameaas atravs de anlise multicritrio

 

 

 

 

Vernica Janneth Aucancela-Guanolema I
veronicaaucancela88@outlook.es  
https://orcid.org/0000-0002-8202-7471  
,Jonny Israel Guaia-Yungn III
jonny.guaina@espoch.edu.ec  
https://orcid.org/0000-0003-0456-7429 
,Norma Ximena Lara-Vsconez II
norma.lara@espoch.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0001-8381-0401   
,Diego Francisco Cushquicullma-Colcha IV
diego.cushquiculma@espoch.edu.ec https://orcid.org/0000-0001-6265-8164 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Correspondencia: veronicaaucancela88@outlook.es

 

 

 

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Revisin

 

* Recibido: 27 de marzo de 2022 *Aceptado: 17 de abril de 2022 * Publicado: 13 de mayo de 2022

 

  1. Ingeniera Forestal, Investigadora Independiente, Ecuador.
  2. Magister en Ciencias, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo (ESPOCH), Facultad de Recursos Naturales (FRN), Riobamba, Ecuador.
  3. Magister en informtica empresarial. Escuela Superior Politcnica de Chimborazo (ESPOCH), Facultad de Recursos Naturales (FRN), Riobamba, Ecuador.
  4. Ingeniero en Ecoturismo, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo (ESPOCH), Instituto de Investigaciones (IDI), Riobamba, Ecuador.

Resumen

El servicio eco sistmico de abastecimiento de agua dulce que provee el pramo permite a las comunidades altoandinas urbanas y rurales contar con el lquido vital para el consumo, riego y el desarrollo de industrias. El presente estudio tuvo como finalidad calcular la recarga hdrica e identificar las principales amenazas a las zonas de recarga hdrica de la parroquia Pungal. La misma contempla de 2 fases. La primera fue determinacin el volumen de recarga hdrica potencial, mediante el mtodo de balance hdrico de suelo propuesto por Schosinsky en el ao 2006. La segunda fase fue la identificacin de amenazas como deslizamiento y erosin hdrica por medio del mtodo indirecto semicuantitativo de evaluacin multicriterio y la combinacin lineal ponderada usando capas rster y vectoriales de cobertura vegetal, precipitacin, textura del suelo, cobertura y uso del suelo, pendiente y precipitacin que fueron procesadas en el software ArcGIS 10.8. Los resultados determinaron que a zona con alto potencial de recarga tienen una superficie de 6.647,11 hectreas que tienen un volumen de recarga hdrica de 717,82 milmetros anuales, La amenaza por deslizamiento cubre un rea de 290,82 hectreas y se localizan al noreste de la parroquia, la erosin hdrica cubre una superficie de 3442,35 hectreas y se ubican al noroeste y sureste del rea de estudio. En conclusin los pramos de la parroquia Pungala tienen una recarga de 47714.415,32 m3 de agua anuales que abastecen de agua a las zonas bajas de la microcuenca del ro Alao, por lo que se considera una zona frgil que requiere la implementacin de un plan de manejo ambiental e integral.

Palabras claves: Alto potencial; recarga hdrica; amenaza; evapotranspiracin; acuferos.

 

Abstract

The ecosystem service of fresh water supply provided by the pramo allows urban and rural high Andean communities to have the vital liquid for consumption, irrigation and the development of industries. The purpose of this study was to calculate the water recharge and identify the main threats to the water recharge areas of the Pungal parish. It contemplates 2 phases. The first was to determine the volume of potential water recharge, through the soil water balance method proposed by Schosinsky in 2006. The second phase was the identification of threats such as landslides and water erosion through the semi-quantitative indirect method of multicriteria evaluation and the weighted linear combination using raster and vector layers of vegetation cover, precipitation, soil texture, land cover and use, slope and precipitation that were processed in ArcGIS 10.8 software. The results determined that the area with high recharge potential has an area of 6,647.11 hectares with a water recharge volume of 717.82 millimeters per year. The landslide hazard covers an area of 290.82 hectares and is located northeast of the parish, water erosion covers an area of 3442.35 hectares and is located to the northwest and southeast of the study area. In conclusion, the paramos of the Pungala parish have a recharge of 47,714,415.32 m3 of water per year that supply water to the lower areas of the Alao river micro-basin, which is why it is considered a fragile area that requires the implementation of a environmental and comprehensive management plan.

Keywords: High potential; water recharge; hazard; evapotranspiration; aquifers.

 

Retomar

Clculo da recarga potencial de gua no paramo O servio ecossistmico de abastecimento de gua doce fornecido pelo paramo permite que as comunidades urbanas e rurais do alto andino tenham o lquido vital para consumo, irrigao e desenvolvimento de indstrias. O objetivo deste estudo foi calcular a recarga hdrica e identificar as principais ameaas s reas de recarga hdrica da freguesia de Pungal. Contempla 2 fases. A primeira foi determinar o volume potencial de recarga hdrica, por meio do mtodo de balano hdrico do solo proposto por Schosinsky em 2006. A segunda fase foi a identificao de ameaas como deslizamentos e eroso hdrica por meio do mtodo indireto semiquantitativo de avaliao multicritrio e a combinao linear ponderada usando camadas raster e vetoriais de cobertura vegetal, precipitao, textura do solo, cobertura e uso da terra, declividade e precipitao que foram processadas no software ArcGIS 10.8. Os resultados determinaram que a rea com alto potencial de recarga possui uma rea de 6.647,11 hectares com um volume de recarga de gua de 717,82 milmetros por ano. abrange uma rea de 3.442,35 hectares e localiza-se a noroeste e sudeste da rea de estudo. Em concluso, os paramos da freguesia da Pungala tm uma recarga de 47.714.415,32 m3 de gua por ano que abastecem as zonas baixas da microbacia do rio Alao, razo pela qual considerada uma rea frgil que exige a implementao de um e plano de gesto abrangente.

Palavras-chave: Alto potencial; recarga de gua; ameaa; evapotranspirao; aquferos.

da Freguesia de Pungal e identificao de ameaas atravs de anlise multicritrio

 

 

Introduccin

En el Ecuador el pramo es considerado como un ecosistema que abastece de agua a las comunidades andinas, tanto rurales como urbanas. En efecto, uno de los servicios ms importantes que presta el pramo a las poblaciones es la provisin de agua de excelente calidad y de forma constante durante todo el ao (Llamb et al., 2012:p.98). Estos ecosistemas semi- hmedos y fros se encuentran formando un corredor casi intacto sobre la Cordillera de los Andes, por encima del lmite superior actual o potencial de bosque, poseen suelos muy apetecibles para la produccin agropecuaria la misma que se ven amenazadas por el avance de la frontera agrcola (Mena y Hofstede 2006, pp.1-19).

Normalmente las altas precipitaciones definen las zonas de recarga hdrica en las zonas montaosas, sin embargo, las peculiaridades del pramo como la neblina y el roco, las bajas temperaturas por las noches que forman hielo y altas temperaturas 24C durante del da provoca el deshielo que agrega agua a los vertientes (Buytaert et al., 2006, pp. 53-72).

Las amenazas, riesgo y vulnerabilidad de las zonas de recarga hdrica son cada vez ms crecientes esto a causa de la prdida de cobertura vegetal, la deforestacin, los incendios forestales y el crecimiento de la frontera agrcola que provoca la inestabilidad hidrolgica en cuanto a la disponibilidad y calidad del recurso hdrico. La altura y condiciones climticas en las zonas andinas del Ecuador permiten una extensin territorial importante de pramo y la presencia de diferentes ecosistemas, la intervencin antropognica puede cambiar este funcionamiento eco sistmico (Serrano y Galarraga, 2015; citado en Jaramillo y Merchan, 2018).

Segn Barreno (2016, p. 28), el equilibrio ecolgico de un lugar depende de la identificacin de las zonas de recarga hdrica. La alteracin de las mismas trae consigo consecuencias hidrolgicas a nivel local como regional. En este contexto el presente estudio calculara la recarga hdrica del pramo de la parroquia Pungala que aporta agua a la microcuenca del ro Alao que forma parte de la subcuenca de Rio Chambo.

 

rea de Estudio y Mtodos

A.   Localizacin

La parroquia rural Pungal, se ubica en la parte Sureste del Cantn Riobamba, al Noreste de la Provincia de Chimborazo GAD PUNGALA, 2020). En la latitud y=9794015,227 y longitud x= 780163,579, tiene una extensin de 28.133,06 hectreas, de las cuales de acuerdo a los estudios desarrollados por (Lara-Vsconez et al., 2021) existen 6.647,11 hectreas catalogadas como zonas con muy alto potencial de recarga hdrica que se ubican al oeste, centro norte y centro sur de la parroquia.

 

Mapa 1. rea de estudio

 

B.   Mtodos

Para el clculo de la recarga potencial se us el mtodo de balance de suelos propuesto por Schosinsky que seala que la recarga es el resultado o es el agua sobrante, una vez satisfecha la capacidad de campo y la evapotranspiracin, se aplic la siguiente ecuacin (Schosinsky N. 2006: p.21).

Dnde: Rp = Recarga potencial mensual en mm/mes; Pi = Precipitacin que infiltra en mm/mes; Hsf = Humedad del suelo al final del mes en mm y ETR = Evapotranspiracin real en mm/mes.

Para el clculo de la precipitacin que infiltra (Pi) se us la ecuacin: Para Pi = (Ci) (P-Ret); donde; Pi = Precipitacin que infiltra mensualmente al suelo en [mm/mes]; Ci = Coeficiente de infiltracin [adimensional]; P = Precipitacin mensual en [mm/mes]

Para el clculo de la Evapotranspiracin Real (ETR) se aplic la siguiente ecuacin:

Si es menor o igual a HD, = ETP si ETP es mayor que HD, ETR = HD

Dnde: ETR = Evapotranspiracin real promedio de la zona, ocurrida durante el mes [mm/mes]; C1 = Coeficiente de humedad mximo, sin considerar la evapotranspiracin [adimensional]; C2 = Coeficiente de humedad mnimo considerando evapotranspiracin calculada con C1, [adimensional], ETP = Evapotranspiracin potencial [mm/ mes] y HD = Humedad disponible [mm/mes]

Para el clculo de la Humedad final del suelo (Hsf) se us la ecuacin:

Si (HD + PMP ETR) es < que la CC, Hsf = HD + PMP ETR, Si (HD + PMP ETR) es > o = que la CC, Hsf = CC

Dnde: Hsf = Humedad del suelo final (final de mes) [mm]; HD = Humedad disponible [mm/mes]; PMP = Punto de marchitez permanente [mm]; ETR= Evapotranspiracin real [mm/mes] y CC = Capacidad de campo [mm].

Los datos de precipitacin y temperatura fueron tomados de la plataforma World clim y procesados en el software Arc Gis 10.8 para el clculo de la evapotranspiracin y finalmente los anlisis de suelos se realizaron en el Laboratorio de aguas y suelos de la Universidad Nacional de Chimborazo.

Para el clculo de la recarga potencial anual se sumaron las recargas obtenidas de cada mes (enero hasta diciembre) que nos da en unidades de mm los cuales se transformaron a metros cbicos.

Para la identificacin de las amenazas a las zonas de recarga hdrica se utiliz el mtodo indirecto semicuantitativo de Evaluacin Multicriterio basadas en jerarquas analticas y sumas lineales ponderadas de pesos de factores y clases (Barredo y Hervas, 2001; citados en Abril, 2011)

En la amenaza por deslizamientos, se integraron variables como cobertura vegetal (zonas sin cobertura vegetal susceptibles a deslizamientos) con un peso de 25%, pendiente (Los relieves inclinados, montaosos y escarpados son escenario ms favorable a deslizamientos) con un peso de 40% y precipitacin anual. (Zonas con alta pluviosidad propensas a deslizamientos) con un peso de 35% (Muenala, 2018:p.30)

Para la amenaza erosin hdrica, se integraron variables como textura de los suelos con un peso de 45% y pendientes del terreno con un peso de 55% que determinaran las reas ms propensas a erosin que otras (Ortega et al., 2017, p.256). Los factores como el tamao de partculas del suelo depende la capacidad de infiltracin, suelos con elementos estables presentan una distribucin uniforme de sus poros, por el contrario, suelos con alto contenido de arcillas presentan alto nivel de dificultad para la infiltracin, lo que genera el movimiento del agua a favor de la pendiente generando erosin (Calero, 2017, p.47); as mismo hay que considerar que a mayor pendiente mayor es la probabilidad de que ocurra erosin. Los relieves inclinados (montaosos y escarpados) + textura establecen un escenario ms favorable que una zona plana.

 

Resultados

Calculo de la recarga hdrica potencial

 

Mapas 1 y 2. Precipitacin y Evapotranspiracin

Mapa de Precipitacin

Mapa de Evapotranspiracin

 

 

Las zonas con mayor precipitacin se encuentran al noroeste y sureste de la parroquia Pungala con precipitacin anual de 1010 mm. La correccin de la evapotranspiracin potencial nos muestra que existe una mayor prdida por evapotranspiracin en la parte noreste de la zona de estudio, ETP mxima de 341,165 mm/ao, mnima de 324,78 y un promedio de 332,78 mm/ao

De acuerdo al anlisis de suelo realizado se determina que predominan suelos francos, seguido de franco limoso y franco arcilloso con densidad aparente 0,59 g/m3.

 

Tabla 1: Clculo del volumen de recarga en zonas determinadas potenciales de recarga hdrico

VARIABLES

Enero

febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Julio

Agosto

Septiembre

Octubre

Noviembre

Diciembre

Anual

Precipitacin (mm)

59,82

94,57

108,75

120,67

106,01

103,46

89,32

70,24

80,95

86,39

85,54

56,11

1061,83

Retencin (mm)

7,18

11,35

13,05

14,48

12,72

12,42

10,72

8,43

9,71

10,37

10,27

6,73

127,42

Infiltracin (mm)

50,81

80,32

92,36

102,48

90,04

87,87

75,86

59,66

68,75

73,37

72,65

47,66

901,82

Escorrenta (mm)

1,84

2,90

3,34

3,70

3,25

3,18

2,74

2,16

2,48

2,65

2,63

1,72

32,59

ETP (mm)

28,10

26,29

27,86

26,85

29,32

26,63

27,52

27,57

27,58

27,59

27,61

27,62

330,53

Hsi (mm)

41,12

56,74

64,50

75,64

60,85

235,99

52,42

42,89

47,24

50,56

50,03

41,12

ETPR (mm)

0,00

8,32

13,20

18,77

11,72

105,16

6,30

0,99

3,42

5,28

4,98

0,00

C1

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,0

1,00

1,00

1,00

1,00

0,97

C2

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,0

1,00

1,00

1,00

1,00

0,97

HD (mm)

50,81

95,93

115,73

136,99

109,76

282,74

87,15

61,42

74,86

82,81

81,56

47,66

ETR (mm)

28,10

26,29

27,86

26,85

29,32

26,63

27,52

27,57

27,58

27,59

27,61

26,67

329,58

HSf (mm)

41,12

56,74

64,50

75,64

60,85

90,40

52,42

42,89

47,24

50,56

50,03

41,12

Recarga potencial (mm)

22,70

54,03

64,50

75,64

60,72

206,82

48,34

32,09

41,17

45,78

45,05

20,98

717,82

VOLUMEN TOTAL (m3)

47714.415,32

 

Se determina que en las zonas de recarga hdrica de la parroquia Pungala existe una recarga 717,82 mm/ao y un volumen total de recarga 47714.415,32 m3 en los 66471.200,00 m2 de superficie.

 

Amenaza por deslizamiento

 

 

Las zonas con alto grado de amenaza por deslizamiento presentan pendientes mayores a 20 % con cubierta vegetal de pasto y eriales y precipitaciones que van desde 1044 hasta 1201 mm., cubren una superficie total de 290,8 ha., distribuidos en las siguientes comunidades: Peltetec con 0,111841 ha., Llugshibug con 0,157969 ha., San Francisco con 11,319515 ha., Shullidis con 19,049894 ha., Puninguayco con 31,478059 ha., Etn con 32,517725 ha., Chugsa con 45,122456 ha., Daldal 56,484819 ha., Alao Llactapamba con 80,091461 ha.

 

 

 

 

 

 

Amenaza erosin hdrica

 

 

Las zonas con alto grado de amenaza por erosin hdrica comprenden un rea de 3442,35 ha., que corresponde al 55,76 % de rea total, se distribuye en las siguientes comunidades: Shanaicn con 0,215606 ha., Calquis con 3,470002 ha., Puctus con 11,42463 ha., Apuag con 7,550737 ha., Chimbacalle con 13,004146 ha., Meln con 43,045312 ha., Gaunn con 31,694999 ha., Puninguayco con 79,374325 ha., Alao Llactapamba con 130,062539 ha., San Francisco 171,206979 ha., Chugsa con 152,671983 ha., San Antonio de Alao con 279,878637 ha., Shullidis con 214,69949 ha., Anguiay con 361,531777 ha., Etn con 475,469084 ha., Peltetec con 350,119724 ha., con Daldal 827,477037 ha.,

 

Discusin

Los pramos de la parroquia Pungal tienen una recarga anual de 717,82 mm/ao, estos resultados son similares a los reportados (Valdospinos, 2019), en su estudio de recarga potencial del acufero de la subcuenca del Rio Chambo bajo una perspectiva de la hidrologa fsica, menciona que las zonas de recarga hdrica se ubican al noroeste de la zona de estudio, y en la parte central cercana a los volcanes con precipitaciones que bordean de 1000 a 1200 mm y una produccin de agua de 750 mm/ao, que son valores similares a los reportados en la presente investigacin.

Respecto a la amenaza por deslizamiento la categora media ocupa la mayor superficie de las zonas de recarga seguido de categora alta y categora baja. Este resultado es similar al obtenido por Gobierno Municipal del Cantn Riobamba (2020), de acuerdo a su categora alta cuenta con una superficie de 97,52 km2 es decir el 9,76 % de la superficie del Cantn Riobamba, las comunidades y lugares amenazadas son: Moraspamba, Peltectec sector rural se tiene una recurrencia de movimientos de masa, Purunhuayco, Puninhuayco, Pungal, Alao (San Antonio, Punin Guaypo, San Antonio), Llactapamba, la amenaza media con superficie de 64,98 km2 (6,51%), va Alao y amenaza baja 4,49 km2 (0,45%) Va Alao.

Los resultados de la amenaza erosin hdrica son corroborados (Chitalogro y Llamatumbi, 2021), quien indica la microcuenca del ro Chibunga, presenta un grado de erosin por accin hdrica predominando las categoras ligera y moderada el cual representa el 30,47% y 46,17% respectivamente para el rea de estudio. Estos valores son similares a los valores presente investigacin.

De acuerdo a lo expuesto anteriormente Ortega et al. (2017), Indica que la pendiente, y la textura, intervienen en el proceso de erosin que provoca el agua, como producto de la energa cintica de una partcula de agua sobre partculas de suelo, que al combinar la variable de precipitacin, dan como resultado una zonificacin del riesgo de erosin hdrica, esta mencin es similar al resultado del presente estudio la precipitacin supero 1000 mm anuales.

 

Conclusiones

La recarga hidrica en los paramos de la parroquia Pungala es de 717,82 mm/ao con un volumen total de recarga 47714.415,32 m3 en los 66471.200,00 m2 de superficie, que garantiza la provision de agua para las comunidades rurales y ciudades que se ubican por debajo de la cuenca del ro Alao.

Las zonas con alto grado de amenaza por deslizamiento cubren una superficie total de 290,8 hectreas, se ubican al noreste, centro y suroeste de la parroquia y se presentan como polgonos cercanos a la intervencin antrpica, especficamente se asocian al cambio de usos de suelo de cobertura vegetal natural a tierras destinadas para agricultura.

Las zonas con alto grado de amenaza por erosin hdrica comprenden un rea de 3442,35 hectreas y se ubican al norte y sur de la parroquia, ya que presentan pendientes pronunciadas con vegetacin herbcea y arbustiva, por lo que las zonas ameritan un manejo adecuado.

 

Referencias

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2022 por los autores. Este artculo es de acceso abierto y distribuido segn los trminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribucin-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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