Las inundaciones son eventos naturales que en muchos casos impactan en la poblacion, infraestructura, servicios, entre otros. Las evidencias sugieren que la ocurrencia de eventos extremos asociados a crecidas de ríos se viene intensificando en el Perú por efecto de la variabilidad climática. En este contexto, el presente proyecto de investigación tiene como objetivo general cuantificar y proveer las herramientas para una futura adecuacón de un sistema que acople información climática de productos de lluvia a modelos hidrológicos e hidráulicos. Para tal fin, se ha seleccionado como cuenca de estudio a la cuenca del rio Rímac, que discurre a través de la ciudad de Lima, la cual alberga a cerca del 30% de la población del país. La presente investigación se concentra en tres tópicos, a saber: [1] adecuar el modelo lluvia escorrentía Génie Rural a 4 parametres Journalier (GR4J) en la cuenca del Rímac, en donde se explora su capacidad para reproducir las descargas medias diarias y su capacidad de predecir la escorrentía; [2] Generar un modelo digital de elevación a partir de la técnica structure-from-motion, explorando su potencial para ser empleado como insumo en modelos hidráulicos; y [3] corregir la familia de modelos de circulacón global Hadley Global Environment Model 2 (HadGEM2) del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) a partir de la aplicación del método de Regionalización downscaling estadístico para los productos de lluvia. El mérito intelectual de la presente contribución estriba en el hecho que las técnicas aplicadas y resultados obtenidos tiene el potencial de remontar las limitaciones de información hidro-meteorológica y morfológica en la cuenca del río Rímac, pudiendo ser replicado en otras cuencas del país. Además, estos guardan estrecha relación en la formación de un sistema integrado de previsión de caudales y zonas inundables, siendo esto una perspectiva a futuro de la presente tesis. La presente tesis se encuentra distribuida como sigue: en el primer capítulo se presentan los aspectos generales de la investigación. El Capítulo 2 se concentra en el escalamiento temporal de escala diaria a horaria de un modelo hidrológico. El Capítulo 3 describe la reproducción digital de la topografía de fondo del río Rímac aplicando la técnica structure-from-motion. Asimismo, en el Capítulo 4 se detallan los aspectos técnicos para la corrección de modelos de circulación general HadGEM2 empleando downscaling estadístico. Finalmente, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales de la investigación y el trabajo futuro recomendado. / Floods are a natural phenomenon that in many cases impacts on population, public infrastructure and services, among others. A body of evidence suggests that extreme climatic events will intensify due to El Ni~no-Southern Oscillation phenomenon and global warming. In that context, this thesis is aimed to provide tools to articulate climatic, hydrologic and hydraulic modeling. To this end, the Rimac basin, whose waters are the main source of Lima city (30% of the whole population of Peru), was selected as study area. The present investigation has concentrated on three tasks, namely: [1] to adapt the Genie Rural a 4 parametres Journalier (GR4J) rainfall-runo model for the Rimac river basin to reproduce and forecast daily and hourly discharge in a semidistributed approach; [2] to generate a digital river bed elevation model using the structure-from-motion technique, exploring its potential as input for hydraulic models; [3] to correct general circulation model named Hadley Global Environment Model 2 (HadGEM2) of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) using Statistical Downscaling used for the precipitation. Under the light of our results, we believe that the aforementioned techniques have the potential to overcome the limitations in hydro-meteorological and morphological data for the Rimac River basin and other basins. Thus, they can be used to build an integrated system flood management for the Rimac River. The present thesis is organized as follows: the first chapter presents the general aspects of the thesis. Chapter 2 focuses on the study of the temporal downscaling of the hydrological GR4J model, Chapter 3 describes the digital reproduction of a shallow river bed using the structure-from-motion technique. Likewise, Chapter 4 focuses on the technical aspects for the correction of the general circulation model family named HadGEM2 using statistical downscaling. Finally, in Chapter 5 we present the general conclusions of this study and the future work we suggest. / Tesis

La pérdida de los suelos a causa de la erosión hídrica es uno de los factores más importantes en los procesos de degradación y desertificación a nivel mundial. El efecto de la intensidad de las lluvias (erosividad) y la susceptibilidad de los suelos (erodibilidad) a procesos erosivos son algunos de los indicadores ampliamente utilizados para determinar un potencial riesgo de erosión hídrica. En el Perú, las evidencias sugieren que ante la ocurrencia de eventos extremos por efecto de la variabilidad climática se vienen intensificando estos procesos erosivos. En ese contexto, esta investigación tiene como objetivo contribuir con la mejora en la estimación de la erosión hídrica a partir de estudios cuantitativos de los factores de erosividad de lluvias y erodibilidad del suelo en la ladera y el cauce. Para ello, el caso de estudio se centra en la cuenca del río Rímac, debido a la disponibilidad de información y la relevancia que presenta para el país, en donde se concentra el 30% de la población nacional. El Capítulo 1 aborda la problemática, los objetivos y alcances de la investigación . Además se detalla la metodología seguida en el presente estudio. El Capítulo 2 presenta el primer estudio titulado “Estimación de la erosividad de lluvias: Caso de estudio Cuenca del Río Rímac", en donde se establece una metodología para estimar la erosividad de las lluvias a partir de registros de precipitaciones diarias y horarias. Como resultado, se genera un mapa de erosividad de lluvias a una escala de cuenca para el Río Rímac. El Capítulo 3 presenta el segundo estudio denominado “Estimación de los parámetros de erodibilidad a partir ensayos de erosión por chorro", en el cual se presenta el diseñono de un dispositivo de erosión por chorro (Jet Erosion Test -JET) y su posterior aplicación en la zona alta de la cuenca del Río Rímac (Distrito de Chilca). Mediante los ensayos de erosión por chorro (JETs) se determinaron los parámetros de erodibilidad (esfuerzo cortante crítico y coeficiente de erodibilidad). En síntesis, la aplicación de estas metodologías han permitido generar información indispensable en la cuenca del Río Rímac, la cual posibilitaría la creación de planes de mitigación ante el riesgo de erosión hídrica de eventos climáticos extremos. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo la generación de hidrogramas de la subcuenca Chosica que pertenece a la cuenca del Rímac utilizando la plataforma de modelamiento RS Minerve (Routing System Minerve). Para ello, se hizo una recopilación de bibliografía para tener definido los conceptos hidrológicos y modelos matemáticos para la elaboración de la tesis. Luego, se procedió a delimitar y caracterizar la zona de estudio con el software ArcGIS, lo que permitió conocer la zona de la cual se recolectarían los datos de precipitación, temperatura y caudales utilizados por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La información meteorológica fue analizada mediante el uso de la curva masa y diagramas de caja, así también, fue completada por el método de la transformada de Wavelet, el método de proporciones y promedio simple. Después, se hizo una selección de 11 estaciones de las 18 completadas debido a la lejanía con la zona de estudio. Con la información meteorológica de las 11 estaciones seleccionadas y la información geográfica, se modeló la subcuenca utilizando el modelo GR4J y siguiendo dos metodologías distintas, una sectorizando la subcuenca a nivel de microcuencas y el segundo sectorizando a nivel de bandas altitudinales. Para la calibración de los parámetros y su validación se emplearon como indicadores estadísticos el coeficiente de Nash, el coeficiente de Nash-Ln, el error cuadrático medio de la raíz relativa (RRMSE) y el volumen relativo Bias (RVB). Luego, se realizó un comparativo de los caudales simulados obtenidos por las dos metodologías de modelación con el caudal de referencia utilizado, con lo que se obtuvieron resultados similares. Finalmente, se realizó otra comparación de los caudales obtenidos dentro de la subcuenca por las dos metodologías. / Tesis

La pérdida de los suelos a causa de la erosión hídrica es uno de los factores más importantes en los procesos de degradación y desertificación a nivel mundial. El efecto de la intensidad de las lluvias (erosividad) y la susceptibilidad de los suelos (erodibilidad) a procesos erosivos son algunos de los indicadores ampliamente utilizados para determinar un potencial riesgo de erosión hídrica. En el Perú, las evidencias sugieren que ante la ocurrencia de eventos extremos por efecto de la variabilidad climática se vienen intensificando estos procesos erosivos. En ese contexto, esta investigación tiene como objetivo contribuir con la mejora en la estimación de la erosión hídrica a partir de estudios cuantitativos de los factores de erosividad de lluvias y erodibilidad del suelo en la ladera y el cauce. Para ello, el caso de estudio se centra en la cuenca del río Rímac, debido a la disponibilidad de información y la relevancia que presenta para el país, en donde se concentra el 30% de la población nacional. El Capítulo 1 aborda la problemática, los objetivos y alcances de la investigación . Además se detalla la metodología seguida en el presente estudio. El Capítulo 2 presenta el primer estudio titulado “Estimación de la erosividad de lluvias: Caso de estudio Cuenca del Río Rímac", en donde se establece una metodología para estimar la erosividad de las lluvias a partir de registros de precipitaciones diarias y horarias. Como resultado, se genera un mapa de erosividad de lluvias a una escala de cuenca para el Río Rímac. El Capítulo 3 presenta el segundo estudio denominado “Estimación de los parámetros de erodibilidad a partir ensayos de erosión por chorro", en el cual se presenta el diseñono de un dispositivo de erosión por chorro (Jet Erosion Test -JET) y su posterior aplicación en la zona alta de la cuenca del Río Rímac (Distrito de Chilca). Mediante los ensayos de erosión por chorro (JETs) se determinaron los parámetros de erodibilidad (esfuerzo cortante crítico y coeficiente de erodibilidad). En síntesis, la aplicación de estas metodologías han permitido generar información indispensable en la cuenca del Río Rímac, la cual posibilitaría la creación de planes de mitigación ante el riesgo de erosión hídrica de eventos climáticos extremos. / Tesis

La presente tesis tiene como objetivo la generación de hidrogramas de la subcuenca Chosica que pertenece a la cuenca del Rímac utilizando la plataforma de modelamiento RS Minerve (Routing System Minerve). Para ello, se hizo una recopilación de bibliografía para tener definido los conceptos hidrológicos y modelos matemáticos para la elaboración de la tesis. Luego, se procedió a delimitar y caracterizar la zona de estudio con el software ArcGIS, lo que permitió conocer la zona de la cual se recolectarían los datos de precipitación, temperatura y caudales utilizados por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI). La información meteorológica fue analizada mediante el uso de la curva masa y diagramas de caja, así también, fue completada por el método de la transformada de Wavelet, el método de proporciones y promedio simple. Después, se hizo una selección de 11 estaciones de las 18 completadas debido a la lejanía con la zona de estudio. Con la información meteorológica de las 11 estaciones seleccionadas y la información geográfica, se modeló la subcuenca utilizando el modelo GR4J y siguiendo dos metodologías distintas, una sectorizando la subcuenca a nivel de microcuencas y el segundo sectorizando a nivel de bandas altitudinales. Para la calibración de los parámetros y su validación se emplearon como indicadores estadísticos el coeficiente de Nash, el coeficiente de Nash-Ln, el error cuadrático medio de la raíz relativa (RRMSE) y el volumen relativo Bias (RVB). Luego, se realizó un comparativo de los caudales simulados obtenidos por las dos metodologías de modelación con el caudal de referencia utilizado, con lo que se obtuvieron resultados similares. Finalmente, se realizó otra comparación de los caudales obtenidos dentro de la subcuenca por las dos metodologías.

Para muchos es conocida la afirmación de Dourojeanni & Jouralev (1999) en la que señala que gestionar agua es gestionar conflictos, ello es real y se presentan ejemplos en diferentes ámbitos geográficos. En el Perú la Ley de Recursos Hídricos (2009) prevé la gestión coordinada y multisectorial de los usuarios de agua, como parte de la Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH), modelo al cual se ha acogido. En la presente investigación se presentan las peculiaridades de la cuenca del Rímac que provee de agua a la ciudad de Lima para atender los servicios básicos de la población. Si bien la cuenca del Rímac no es la única fuente, se evidencia la dependencia de los habitantes de la ciudad respecto de esta fuente de provisión del recurso. En este contexto interactúan diferentes usuarios de agua para atender las necesidades de los ciudadanos de Lima. En aplicación de los principios de la GIRH se ha constituido la Junta de Usuarios del Sector Hidráulico Rímac que tiene como principal objetivo “canalizar la participación de los usuarios de agua del sector hidráulico Rímac en la gestión multisectorial y uso sostenible de los recursos hídricos” (Estatutos JUSHR). La presente investigación tiene como objetivo conocer cómo interactúan los usuarios más representativos de la cuenca del Rímac, con la participación de la JUSHR, y que herramientas utilizan para coordinar y llegar a acuerdos; incluyendo la Ley de Recursos Hídricos. En el análisis de la información revisada, se ha tenido en cuenta la gobernanza del agua, el pluralismo jurídico, el territorio hidrosocial y la solución de conflictos. Para elaborar la investigación se han realizado entrevistas semi-estructuradas a los actores que han accedido a ellas, se ha revisado información de otras investigaciones, documentación que los entrevistados nos han facilitado y se ha participado en reuniones de gestión. La presente investigación concluye que la Junta de Usuarios del Sector Hidráulico Rímac no cuenta con herramientas técnicas para la atención de conflictos o diferencias entre usuarios o, entre usuarios y terceros. Finalmente, se verifica que la Ley de Recursos Hídricos no genera consensos en la resolución de conflictos, siendo usada como una herramienta disuasoria. / Tesis

Las inundaciones son eventos naturales que en muchos casos impactan en la poblacion, infraestructura, servicios, entre otros. Las evidencias sugieren que la ocurrencia de eventos extremos asociados a crecidas de ríos se viene intensificando en el Perú por efecto de la variabilidad climática. En este contexto, el presente proyecto de investigación tiene como objetivo general cuantificar y proveer las herramientas para una futura adecuacón de un sistema que acople información climática de productos de lluvia a modelos hidrológicos e hidráulicos. Para tal fin, se ha seleccionado como cuenca de estudio a la cuenca del rio Rímac, que discurre a través de la ciudad de Lima, la cual alberga a cerca del 30% de la población del país. La presente investigación se concentra en tres tópicos, a saber: [1] adecuar el modelo lluvia escorrentía Génie Rural a 4 parametres Journalier (GR4J) en la cuenca del Rímac, en donde se explora su capacidad para reproducir las descargas medias diarias y su capacidad de predecir la escorrentía; [2] Generar un modelo digital de elevación a partir de la técnica structure-from-motion, explorando su potencial para ser empleado como insumo en modelos hidráulicos; y [3] corregir la familia de modelos de circulacón global Hadley Global Environment Model 2 (HadGEM2) del Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) a partir de la aplicación del método de Regionalización downscaling estadístico para los productos de lluvia. El mérito intelectual de la presente contribución estriba en el hecho que las técnicas aplicadas y resultados obtenidos tiene el potencial de remontar las limitaciones de información hidro-meteorológica y morfológica en la cuenca del río Rímac, pudiendo ser replicado en otras cuencas del país. Además, estos guardan estrecha relación en la formación de un sistema integrado de previsión de caudales y zonas inundables, siendo esto una perspectiva a futuro de la presente tesis. La presente tesis se encuentra distribuida como sigue: en el primer capítulo se presentan los aspectos generales de la investigación. El Capítulo 2 se concentra en el escalamiento temporal de escala diaria a horaria de un modelo hidrológico. El Capítulo 3 describe la reproducción digital de la topografía de fondo del río Rímac aplicando la técnica structure-from-motion. Asimismo, en el Capítulo 4 se detallan los aspectos técnicos para la corrección de modelos de circulación general HadGEM2 empleando downscaling estadístico. Finalmente, en el Capítulo 5 se presentan las conclusiones generales de la investigación y el trabajo futuro recomendado. / Floods are a natural phenomenon that in many cases impacts on population, public infrastructure and services, among others. A body of evidence suggests that extreme climatic events will intensify due to El Ni~no-Southern Oscillation phenomenon and global warming. In that context, this thesis is aimed to provide tools to articulate climatic, hydrologic and hydraulic modeling. To this end, the Rimac basin, whose waters are the main source of Lima city (30% of the whole population of Peru), was selected as study area. The present investigation has concentrated on three tasks, namely: [1] to adapt the Genie Rural a 4 parametres Journalier (GR4J) rainfall-runo model for the Rimac river basin to reproduce and forecast daily and hourly discharge in a semidistributed approach; [2] to generate a digital river bed elevation model using the structure-from-motion technique, exploring its potential as input for hydraulic models; [3] to correct general circulation model named Hadley Global Environment Model 2 (HadGEM2) of the Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5) using Statistical Downscaling used for the precipitation. Under the light of our results, we believe that the aforementioned techniques have the potential to overcome the limitations in hydro-meteorological and morphological data for the Rimac River basin and other basins. Thus, they can be used to build an integrated system flood management for the Rimac River. The present thesis is organized as follows: the first chapter presents the general aspects of the thesis. Chapter 2 focuses on the study of the temporal downscaling of the hydrological GR4J model, Chapter 3 describes the digital reproduction of a shallow river bed using the structure-from-motion technique. Likewise, Chapter 4 focuses on the technical aspects for the correction of the general circulation model family named HadGEM2 using statistical downscaling. Finally, in Chapter 5 we present the general conclusions of this study and the future work we suggest. / Tesis