Balance hídrico superficial de la subcuenca del río Paltiture

INTRODUCCIÓN

El recurso hídrico es un elemento fundamental en la sostenibilidad de actividades agroindustriales y mineras, debido a su papel en los procesos de producción, mantenimiento de ecosistemas y abastecimiento de poblaciones. El concepto de balance hídrico es esencial para comprender el comportamiento y la dinámica del agua dentro de una cuenca hidrográfica o subcuenca de un río. Este tipo de análisis se refiere al estudio de las entradas, salidas y almacenamientos de agua dentro de una determinada área, en este caso, de una subcuenca fluvial. El balance hídrico proporciona una representación cuantitativa y cualitativa de cómo el agua se distribuye, se utiliza y se conserva en una región, lo que es fundamental para la gestión sostenible de los recursos hídricos y para la prevención de posibles impactos negativos como sequías, inundaciones y contaminación. Una subcuenca es una porción de territorio delimitada por un sistema de drenaje que contribuye al cauce principal de un río. Aunque su tamaño puede variar considerablemente, las subcuencas son unidades hidrológicas fundamentales dentro de una cuenca mayor, ya que sirven como unidades de gestión y monitoreo de los recursos hídricos a escala local. Cada subcuenca tiene sus propias características geográficas, climáticas, ecológicas y socioeconómicas, que influyen directamente en su balance hídrico. Este estudio busca analizar los componentes clave del balance hídrico de la subcuenca del río Paltiture en función de la influencia de las lluvias en la recarga de acuíferos y el impacto que tiene en época de estiaje. 

INFORMACIÓN BASE

La cuenca del río Tambo, ubicada entre los departamentos de Arequipa, Moquegua y Puno al sur del Perú, es una de las cuencas más agrestes de la zona árida peruana. Posee dos ríos tributarios principales: el río Paltiture y el río Vizcachas. La red hidrográfica de la cuenca tiene como cauce principal al río Tambo, el cual se desplaza de noreste a suroeste. Tiene una longitud de 289 km, iniciándose a los 4 406 msnm, en la subcuenca del río Paltiture.

Las formaciones geológicas que constituyen la cuenca del río Tambo se extienden desde el precámbrico hasta el cuaternario reciente. Están representadas por rocas metamórfica, sedimentarias, intrusivas y extrusivas, actuando sobre ellas los procesos geodinámicos internos y externos, modificando las formaciones rocosas de acuerdo con el mayor o menor comportamiento geomecánico y dando lugar a la formación de estructuras, plegamientos y formación de cuerpos intrusivos o volcánicos de diferente cohesión y resistencia. La cuenca se caracteriza por presentar unidades geomorfológicas bien definidas, con una configuración topográfica muy variada, reconociéndose sectores de suaves pendientes y superficies onduladas, caracterizados por ofrecer cerros escarpados de perfiles angulosos, cortados por quebradas profundas de sección transversal en “V”. Los sectores altos ofrecen planicies de superficies más o menos horizontales las que son interrumpidas por volcanes o cadenas de cerros. La cuenca del río Tambo tiene una extensión de 13 050 km2, incluyendo una cuenca húmeda de 8 149 km2, siendo éste el 62.5% de la cuenca total. Está ubicada por encima de los 3 900 msnm y denominada así por encontrarse encima de los 3 000 msnm, cota fijada como límite superior del área seca y a partir de la cual puede considerarse que la precipitación pluvial es un aporte efectivo al escurrimiento superficial, la cuenca cuenta con una longitud máxima de recorrido, desde su naciente hasta su desembocadura, de 289 km.  Su red hidrográfica tiene como principales afluentes a los ríos Paltiture y Vizcachas, siendo este último afluente perteneciente al proyecto Pasto Grande. El recurso hídrico de la cuenca del río Tambo presenta diferentes realidades debido a la presencia de diferentes zonas geográficas; la costa, desarrollada y densamente poblada, pero seca con infraestructura hidráulica importante, y la sierra, en la que se concentra mayormente la población en nivel de pobreza con abundante recurso hídrico, pero con poca infraestructura. La cuenca del Tambo cuenta con escaso número de fuentes de recursos hídricos, pero de tamaño significativo, tales como lagos, lagunas, humedales, ríos y acuíferos.

Tabla 1. Estaciones pluviométricas en la cuenca del río Tambo.

Figura 3. Hidrografía de la Subcuenca del río Paltiture.

La subcuenca del río Paltiture, perteneciente a la cuenca del río Tambo, se ubica en la parte norte de dicha cuenca. Comprende las provincias de Lampa, San Román y Puno en el departamento de Puno, y la provincia de General Sánchez Cerro del departamento de Moquegua. Geográficamente se encuentra comprendida entre los paralelos 15°42’ y 16°02’ de latitud sur, y entre los meridianos 70°56’ y 70°25’ longitud oeste La red hidrográfica de la subcuenca está conformada por los siguientes ríos: Acceuta, Vergara, Toroya, Pundición, Quemillone, Tocramayo, Collpa Mayo, Tincopalca y Palturure. Tiene como cauce principal el río Tincopalca, y al confluir con el río Quemillone, nace el río Paltiture. Este, a su vez, al confluir con el río Ichuña, nace el río Tambo.

La red de drenaje comienza a una altura de 4 406 msnm y termina a unos 3 744 msnm, con una longitud de 50.4 km. El área de la cuenca es probablemente la característica geomorfológica más importante para el diseño. Está definida como la proyección horizontal de toda el área de drenaje de un sistema de escorrentía dirigido-directa o indirectamente a un mismo cauce natural, en otras palabras, es el área plana comprendido dentro del límite o divisoria de aguas.   El área de la subcuenca es el elemento básico para el cálculo de las otras características físicas de la cuenca y está expresado en km2. El perímetro de la cuenca se refiere al borde de la forma de la cuenca proyectada en un plano horizontal, es de forma muy irregular y se obtiene después de delimitar la subcuenca. La forma superficial de una cuenca hidrográfica es importante debido a que influye sobre los escurrimientos y sobre la marcha del hidrograma resultante de una precipitación dada. Está definido como el tiempo necesario para que toda la cuenca contribuya al flujo a partir del inicio de la lluvia, es decir, el tiempo que tarda el agua desde los límites de la cuenca, para llegar a la salida de esta.  Así, en una cuenca de forma alargada, el agua discurre en general por un solo cauce principal, mientras que, en una cuenca con forma ovalada, los escurrimientos recorren cauces secundarios hasta llegar a uno principal por lo que la duración del escurrimiento es superior.  La altura o elevación media de la cuenca, tiene importancia principalmente en zonas montañosas donde influye en el escurrimiento y en otros elementos que también afectan el régimen hidrológico, como el tipo de precipitación, la temperatura, etc.  La variación de la altitud y la elevación media de una cuenca son importantes por la influencia que ejercen sobre la precipitación, sobre las pérdidas de agua por evaporación y transpiración y, consecuentemente, sobre el caudal medio. Variaciones grandes de altitud conllevan diferencias significativas en la precipitación y la temperatura media, la cual, a su vez, causan variaciones en la evapotranspiración.

Figura 4. Distribución altimétrica de la subcuenca del río   

Figura 5.  Frecuencia de altitudes de la subcuenca Paltiture

Figura 6. Perfil longitudinal del cauce de la subcuenca del río Paltiture.

El cálculo del balance de agua está condicionado por: la superficie y topografía de la zona, los parámetros hídricos que se deciden analizar para tipificar el fenómeno, los datos realmente factibles de obtener en las redes de estaciones y la disponibilidad de información simultánea en toda la zona.  Si bien el período medio recomendable para caracterizar el balance es del orden de 30 años, se considera que, también es realmente factible realizar un balance para un período más corto, como por ejemplo de 15 años.  Para el presente estudio se han obtenido datos pluviométricos desde 1995 hasta 2010, por lo que se tomará como tiempo de análisis 16 años.

Tabla 2. Datos generales de las estaciones para el estudio del balance hídrico de la subcuenca del río Paltiture.

Figura 7. Ubicación de las estaciones pluviométricas que intervendrán en el balance hídrico superficial de la subcuenca del río Paltiture.

Tabla 3. Precipitación total mensual y anual (mm) – Estación Ichuña.                                                                  

Tabla 4.  Precipitación total mensual y anual (mm) Estación Lagunillas.

Tabla 5.  Precipitación total mensual y anual (mm) – Estación Crucero Alto.

Figura 8. Definición de las áreas tributarias por el método de Thiessen.

Para calcular la precipitación promedio mensual en la subcuenca del río Paltiture, se ponderó los promedios mensuales de cada estación con su porcentaje de área correspondiente. La precipitación media anual en la subcuenca del río Paltiture es de 578.4 mm.

Tabla 6.  Precipitación promedio mensual en mm y precipitación media anual en la subcuenca del río Paltiture.

La temperatura es de gran importancia dentro del ciclo hidrológico debido a que esta variable climática se encuentra ligada a la evapotranspiración y al período vegetativo de los cultivos.  Para el estudio de esta variable se contó con las estaciones climatológicas de Ichuña, Lagunillas y Crucero Alto, las cuales cuentan con registros de temperatura media mensual desde 1995 hasta 2010

Tabla 7. Temperatura total mensual y anual (°C) – Subcuenca del río Paltiture.

La evaporación es el proceso por el cual una cantidad de agua cambia de estado líquido a vapor. Para el cálculo del balance hídrico superficial, se considera la evaporación la que se produce desde una superficie libre de agua como lagos, embalses y pantanos.  En la zona de estudio, las superficies libres de agua son mínimas, por lo que la evaporación no será considerada por separado en el cálculo del balance hídrico superficial. Éste se evaluará de forma conjunta a través de la evapotranspiración, proceso que se estudia a continuación. La evapotranspiración (ET) se define como la pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por la transpiración de la vegetación.

Tabla 8. Evapotranspiración potencial mensual en mm en la subcuenca del río Paltiture – método de Thornthwaite.

ANÁLISIS

El balance hídrico es un método de investigación del ciclo hidrológico, que analiza el equilibrio entre todos los recursos hídricos que ingresan y salen del sistema en un intervalo de tiempo determinado. Teóricamente, la precipitación es fácil de medir puntualmente, pero por problemas de contorno o delimitación de la cuenca, el agua captada por los instrumentos es diferente a la que realmente cae sobre el suelo de ese lugar. Por otro lado, la variación espacial de la precipitación entre dos lugares cercanos, especialmente los ubicados en zonas montañosas, puede ser grande. A esto se suma el hecho de que, en la zona, como en el resto de América del Sur, la densidad de la red pluviométrica es baja y el efecto orográfico esta poco estudiado. Por todo esto, el cálculo de la precipitación media de una zona extensa empleando cualquiera de los métodos existentes está afectada de un error mayor que el de la escorrentía. La evapotranspiración es el componente más difícil de determinar directamente. Su cálculo se efectúa por medio de fórmulas que involucran error, además del que se incluye con el uso de los parámetros necesarios para dichas formulas. El poco conocimiento del tipo y la densidad de la cubierta vegetal presente en la zona de estudio aumentan el margen de error para el cálculo de este parámetro.

El análisis del balance hídrico en una subcuenca tiene una importancia fundamental para la gestión adecuada de los recursos hídricos. Permite evaluar la disponibilidad de agua para diferentes usos, como el consumo humano, la agricultura, la industria, la producción de energía hidroeléctrica, y la conservación de ecosistemas acuáticos. Además, ayuda a prever situaciones de estrés hídrico o inundaciones, al identificar desajustes entre las entradas y salidas de agua, y a planificar medidas de conservación y gestión sostenible.

Las variaciones en el balance hídrico también pueden indicar cambios climáticos a largo plazo, como sequías prolongadas o alteraciones en los patrones de precipitación, lo que hace que el monitoreo constante del balance hídrico sea clave para la resiliencia de las comunidades que dependen de los recursos hídricos de una subcuenca.

ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

Existen varios factores que influyen en el balance hídrico de una subcuenca. Estos incluyen condiciones climáticas (como la temperatura y las precipitaciones), el uso y cobertura del suelo (por ejemplo, áreas urbanas, agrícolas o boscosas), la infraestructura hídrica (presas, canales de riego, pozos), las prácticas de manejo del agua (como la extracción y el almacenamiento), y las actividades humanas que alteran el ciclo natural del agua.

Para minimizar la contaminación del río Tambo, sería recomendable la construcción de un embalse con volumen útil mínimo de 83 MMC, porque con esto se asegura el caudal ecológico que garantiza la preservación de la ecología del cauce.

Teniendo en cuenta la capacidad hídrica de la zona y que el caudal mensual no sea inferior al caudal ecológico, sería recomendable la construcción de un embalse con volumen útil mínimo de 141 MMC, porque así se garantiza el aprovechamiento del recurso hídrico de la zona cuidando la ecología del cauce.

CONCLUSIONES

El estudio del balance hídrico en la subcuenca de un río Paltiture es una herramienta esencial para entender el flujo y la disponibilidad de agua en una región determinada. Permite identificar posibles problemas relacionados con el agua, como la escasez o el exceso, y facilita la implementación de estrategias de manejo eficiente y sostenible. A través de un análisis detallado, se pueden tomar decisiones informadas que contribuyan a la protección de los recursos hídricos, la mejora de la calidad de vida de las comunidades locales y la conservación de los ecosistemas acuáticos.

El análisis de la investigación se realizó a causa de la problemática actual en el río Tambo, que es la derivación de las aguas de su tributario, el río Vizcachas, mediante el reservorio de Pasto Grande, hacia la cuenca del río Moquegua, ocasionando la disminución del caudal del río Tambo, que genera la elevación de las sales contaminantes, la cual se hace más notoria en época de estiaje, provocando daños en los cultivos y en la población de la cuenca del Tambo.

Por lo tanto, queda a cargo de la subcuenca del río Paltiture el poder minimizar la contaminación del río Tambo, lo cual, a través de este estudio, se pudo demostrar que sí es factible, que la subcuenca por medio de un embalse, puede aliviar el problema.

La subcuenca del río Paltiture, comprende un área de 1 197.1 km2 con una red de drenaje de 50.4 km. Tiene un factor de compacidad igual a 1.67 lo que significa que presenta una forma alargada y alta eficiencia en la escorrentía y drenaje, y un factor de forma de 0.47, lo que muestra que tiene pocas probabilidades de inundación ante la ocurrencia de una tormenta.

Entre Enero y Marzo, la precipitación es mayor que la ETP calculada, por lo que la ETR es igual a la ETP, y por tener mayor cantidad de precipitación durante esos meses, se llega a saturar el suelo. El resto de meses, desde Abril hasta Diciembre, al no tener mucha precipitación, la evapotranspiración se abastece de la reserva del suelo y de eventuales precipitaciones, por lo tanto la ETR es menor a la ETP.

REFERENCIAS

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