Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Evalúa los datos recolectados en la zona de captación (topográfico y batimétrico), con la finalidad de determinar y evaluar la morfología a través de perfilamientos topobatimétricos en los tres sectores definidos como alternativa de emplazamiento de la bocatoma en el proyecto de la C.H. El Naranjal, así como también, el cálculo del caudal del río Vilcanota mediante aforo en uno de los perfiles topobatimétricos del sector Captación. / Trabajo de suficiencia profesional

La siguiente investigación se titula “Modelación hidráulica mediante la utilización del software swmm para una red pluvial ubicada en Fila Alta, provincia de Jaén 2021”. Esta investigación surgió a partir de observaciones de problemas de inundaciones y desbordes provocados por fuertes lluvias en el sector de Fila Alta en la provincia de Jaén. El objetivo principal fue realizar una modelación hidráulica mediante la utilización del Software SWMM-Stormwater Management Model (Modelo de Gestión de Aguas Pluviales); teniendo como finalidad el comportamiento hidrológico e hidráulico de un avenamiento urbano, entre los objetivos específicos se evaluó la situación actual del alcantarillado de Fila Alta, se definió los parámetros geomorfológicos y se delimitó la cuenca urbana. Además, se hizo una propuesta de plan de mantenimiento periódico con el fin de conservar el sistema de alcantarillado pluvial existente.

La presente investigación ha buscado hacer el estudio de inundación de la ciudad de Cutervo y su zona rural colindante, a través de un análisis hidrológico-hidráulico, con el propósito de determinar el nivel de riesgo del mismo generado por el efecto de precipitaciones extraordinarias, además de elaborar una cartografía de la zona de estudio susceptible a ser inundada. Esto se llevó a cabo empleando las herramientas que nos ofrecen los SIG (Sistema de Información Geográfica). El desarrollo comenzó por el estudio de la cuenca hidrográfica, para establecer la dirección de flujo de las quebradas y la topografía del terreno natural que bordean la ciudad, incluyendo los afluentes que cruzan zonas urbanas. Asimismo, se realizó modelaciones hidráulicas que permitieron calcular la capacidad de la infraestructura necesaria para contener y canalizar este tipo de eventos máximos de precipitación. La metodología del estudio se funda en la utilización de diferentes software como lo son el ArcGIS, HEC-RAS e Iber, estudiando parámetros hidromorfométricos. Adicionalmente, se ofrecieron soluciones que responden a los eventos pluviales extraordinarios, habiéndose propuesto opciones desde dos puntos de vista: uno estructural y otro no estructural, que se ajusten a la geomorfología de la zona y al ordenamiento urbano, adaptándose a las condiciones de un desarrollo sostenible.

El presente estudio tiene como objetivo calibrar los parámetros hidrológicos en la subcuenca del río Quilcay – Ancash empleando los modelos del Soil Conservation Service (SCS) y Snyder. Para ello, se obtuvo información pluviométrica e hidrográfica de estaciones pertenecientes a la zona de estudio, las mismas que fueron evaluadas para periodos de retorno de 10, 25, 50 y 100 años. Por su parte, la caracterización de la subcuenca de estudio se realizó a través del software Arcgis v.10.2 y el proceso de calibración se llevó a cabo de manera automática utilizando como herramienta el software Hec- HMS y la función objetivo de “error porcentual al pico”. Los resultados obtenidos muestran que, pese a que ambos modelos hidrológicos presentaron tendencias similares, el Hidrograma Unitario Sintético (HUS) de Snyder logró ajustarse mejor a los caudales máximos reales con una variación promedio de 19%, mientras que el HUS del SCS presentó una variación promedio de 34%. Asimismo, el proceso de validación de ambos modelos indicó que el HUS de Snyder representó de manera más adecuada la realidad hidrológica de la subcuenca Quilcay por encima del HUS del SCS. Por otro lado, es importante aclarar que, aunque el título del presente estudio indique que la acción de calibrar se da a nivel de los parámetros, este proceso es propio de los modelos hidrológicos.

La protección del medio ambiente, en especial la preservación del agua, como parte del desarrollo sostenible, se convirtió en uno de los temas más importantes de las agendas políticas en los últimos años. Por lo tanto, resulta indispensable poder contar con herramientas que permitan cuantificar y calificar el grado de sostenibilidad del recurso agua en una región. Los índices de sostenibilidad son herramientas útiles para el planeamiento, gestión y educación en el ámbito de los recursos hídricos. Una de estas, es la conocida como Índice de Sostenibilidad de Cuencas (WSI), desarrollado por Chavez y Alipaz (2007). Este índice incluye en su formulación indicadores hidrológicos, ambientales, de vida y políticos, de esta forma, es posible identificar problemas hidrológicos, ambientales, sociales y políticos para luego decidir por una solución integrada. La presente investigación presenta la aplicación del índice WSI en la cuenca hidrográfica del río Mantaro. Esta es considerada como una de la más importante del país debido a su extensivo desarrollo en el sector agrícola y ganadero, actividades mineras y por ser una fuente de generación de energía eléctrica. El análisis se realiza en cada una de sus 23 subcuencas, la división en unidades menores permite evaluar regiones con características similares, ya que dependiendo de la ubicación donde se encuentren (norte, centro y sur de la cuenca) predominarán diferentes actividades productivas y diferentes concentraciones de la población. La evaluación se realiza entre el 2006 y 2010, en un contexto donde existe muy limitada disponibilidad de datos. Con ello, no se logra obtener una calificación del nivel de sostenibilidad de todas las subcuencas, a excepción de Chinchaycocha. Para el resto, se presenta un análisis de manera aislada de los indicadores hidrología-cantidad de agua, medio ambiente, vida y políticas públicas. En la subcuenca Chinchaycocha, se obtuvo el valor de 0.63, valor que la califica con una sostenibilidad intermedia. En la cuenca total del Mantaro, se obtuvieron los valores de 0.54 para el indicador de medio ambiente, 0.64 para el indicador de vida y 0.47 para el de políticas públicas. El indicador cantidad de agua muestra que existen subcuencas con niveles relativamente bajos de disponibilidad de agua. En el indicador de vida, si bien existe una evolución positiva en el IDH, existen subuencas que aún no sobrepasan los umbrales de desarrollo. Asimismo, se identificó que en el periodo de estudio no existían muchas herramientas para la gestión y conservación de los recursos, ya que a partir del 2009 con la Ley de Recursos Hídricos, se prioriza la regulación e implementación de la gestión integrada del agua en el país.

La presente tesis doctoral aborda el estudio de la gestión de los recursos hídricos, su institucionalidad y gobernanza de la cuenca del río Vinces que forma parte de la gran cuenca del río Guayas aplicado a los cambios del uso del suelo y los usos del agua para riego agrícola. El área específica de estudio se localiza mayormente en la provincia de Los Ríos y otra parte en las provincias de Santo Domingo de los Tsáchilas y Cotopaxi ubicadas en el sector centro - este del Ecuador. Se estudiaron las características físico - naturales y topográficas de la cuenca del río Guayas y del río Vinces. Se centró en la evolución del manejo histórico de la cuenca del río Guayas, el mapa de actores públicos y privados, así como la normativa vigente para la gestión integrada del manejo de cuencas hidrográficas en el Ecuador. Se analizó los proyectos de riego establecidos en la cuenca del río Guayas y los usos del suelo agrícola de la zona alta, media y baja de la cuenca del río Vinces complementados con el análisis de la demanda de agua para riego agrícola en la cuenca del río Vinces. De la misma manera se realizó un análisis de las limitaciones que presenta el actual sistema de administración estatal de la cuenca del río Guayas y el río Vinces. Se realizaron mapas básicos y temáticos a escalas global, regional y local de la cuenca del río Guayas, cuenca del río Vinces y zonas alta, media y baja de la cuenca del río Vinces respectivamente. Se generó una geodatabase que incluye la cartografía digital en un entorno de Sistemas de Información Geográfica con toda la información presentada en la presente tesis correspondiente a varias fuentes cartográficas oficiales del país y a la elaboración propia del autor de modo de constituirse para los usuarios particulares en una fuente de información con capacidad de ser desplegada, integrada, editada y analizada mediante el uso de herramientas básicas de los SIG. El estudio de la gestión integrada de recursos hídricos – territoriales y gobernanza de la cuenca del río Vinces demostró que existe una alta demanda de agua para riego agrícola de importantes monocultivos cuya mayor tasa de productividad coincide con los ocho meses de duración del verano del país, por lo que la presión sobre los cursos hídricos superficiales es muy importante poniendo en un escenario de déficit critico en un futuro cercano. Se pudo evidenciar además falencias en la actual gestión de las cuencas hidrográficas del Ecuador, siendo necesario aplicar modelos de gobernanza integrados para lograr un manejo sostenible de las cuencas hidrográficas. / This doctoral thesis addresses the study of the management of water resources, its institutionality and governance of the Vinces river basin that is part of the great Guayas river basin applied to changes in land use and the uses of water for irrigation agricultural. The specific study area is located mainly in the province of Los Ríos and another part in the provinces of Santo Domingo de los Tsáchilas and Cotopaxi located in the central-eastern sector of Ecuador. The physical-natural and topographic characteristics of the Guayas River and Vinces River basins were studied. It focused on the evolution of the historical management of the Guayas river basin, the map of public and private actors, as well as the current regulations for the integrated management of hydrographic basin management in Ecuador. The irrigation projects established in the Guayas river basin and the agricultural land uses of the upper, middle and lower zone of the Vinces river basin were analyzed, complemented with the analysis of the demand for water for agricultural irrigation in the river basin. Vinces. In the same way, an analysis of the limitations presented by the current state administration system of the Guayas River and Vinces River basin was carried out. Basic and thematic maps were made at global, regional and local scales of the Guayas river basin, Vinces river basin and upper, middle and lower areas of the Vinces river basin respectively. A geodatabase was generated that includes digital cartography in a Geographic Information Systems environment with all the information presented in this thesis corresponding to several official cartographic sources of the country and the author's own elaboration in order to constitute a source of information with the capacity to be displayed, integrated, edited and analyzed through the use of basic GIS tools. The study of the integrated management of water resources - territorial and governance of the Vinces river basin showed that there is a high demand for water for agricultural irrigation of important monocultures whose higher productivity rate coincides with the eight months of the country's summer, therefore, the pressure on surface water courses is very important, setting a critical deficit scenario in the near future. It was also possible to show shortcomings in the current management of the hydrographic basins of Ecuador, being necessary to apply integrated governance models to achieve a sustainable management of the hydrographic basins.

Para la aplicación de la gestión social del ambiente en cuencas GSAAC es necesario la formulación, ejecución y monitoreo de proyectos en cuencas, para lo cual la administración de los mencionados proyectos y sus consecuentes planes, presupuestos, red de instituciones y comunicaciones se realizan actualmente con aplicativos comerciales tales como Excel, Access y Project, lo que produce aumentos en los costos de operación, demoras en la elaboración de los reportes de análisis y mermas en la calidad de los resultados. Por este motivo, en el documento de tesis se presenta el proceso y desarrollo de una herramienta especializada que solucione la problemática planteada en la administración de proyectos orientados a la gestión del agua y el ambiente en las cuencas costeñas, andinas y amazónicas.

El presente trabajo de investigación estudia, identifica y analiza los patrones de cambio morfológico y meándrico de 13 ríos ubicados en la Región Hidrográfica del Amazonas en el rango de años comprendido entre 1987 y 2011 mediante la aplicación del modelo multitemporal de comparación de imágenes satelitales y de herramientas informáticas proporcionada por los sistemas de información geográfica (SIG). Con ello, se busca obtener los ratios de migración y la tendencia que siguen estos ríos amazónicos y expresarla en función de fórmulas empíricas. Además, se destaca la importancia de los estudios de fluviomorfología para el desarrollo del país. La zona de estudio escogida se encuentra ubicada dentro de la Selva Amazónica, en la denominada Región Hidrográfica del Amazonas que involucra, principalmente, al departamento de Loreto (Perú). Aquí es donde se delimitan los 13 ríos que han sido analizados. Estos se caracterizan por carecer de estabilidad y desplazarse continuamente, un fenómeno que representa un peligro inminente para las obras civiles ubicadas ya sea sobre el lecho fluvial como en su zona de inundación. Como consecuencia, los ingenieros deben tener en cuenta el comportamiento de un río e identificar sus características morfodinámicas para poder diseñar este tipo de construcciones. Con el fin de determinar los patrones de cambio fluviomorfológico y meándrico se procedió a aplicar la metodología del análisis multitemporal, el cual se basa en digitalizar imágenes satelitales adecuadamente recopiladas de acuerdo al rango de años de estudio preestablecido y, utilizando el software SIG, obtener los ratios de migración de los ríos seleccionados. De esta manera, se obtiene un patrón de tendencia de comportamiento que pueda aplicarse a toda la zona de estudio y se la compara con otras investigaciones similares. Además, se describen las propiedades geométricas de los ríos y se analizan las interrelaciones entre los distintos parámetros, tales como ancho de río, longitud de meandro, entre otros.. Con los resultados obtenidos, se comprobó que el comportamiento de los ríos meándricos guarda una tendencia global que se diferencia según las propiedades geométricas y el ecosistema al cual pertenecen. Finalmente, se destacó la importancia de estos estudios de fluviomorfología para el desarrollo del país.

La caracterización y estimación de las crecidas de un río son indispensables para garantizar el correcto desempeño y seguridad de infraestructura hidráulica. Nuestro país, en tanto se ubica en una de las zonas con la mayor actividad relacionada a fenómenos hidroclimáticos extremos, requiere de herramientas y métodos desarrollados para nuestro contexto y situaciones hidrológicas. En tal virtud, el objetivo principal de la presente investigación es el desarrollo y aplicación de técnicas que permitan estimar caudales máximos naturales, para diferentes probabilidades de ocurrencia, en puntos estratégicos de los principales ríos de la zona centro de la vertiente del Pacifico, los cuales se ubican en la región denominada 5a4 en el “Estudio de la hidrología del Perú” (IILA et al., 1982). Las referidas estimaciones plasmadas en mapas permiten el dimensionamiento de infraestructura hidráulica y el control de riesgos asociados a los caudales máximos. Es importante mencionar que la presente contribución se distingue de la habitual forma de estimar caudales máximos en cuencas con pocas o sin estaciones de aforo, complementando información existente con bases de datos satelitales, aplicando modelos conceptuales que representen procesos físicos y que permitan validar la información generada. La presente tesis se distribuye como sigue. En el capítulo 1 se presentan los aspectos generales de la investigación que comprende la introducción, problema de investigación y objetivos; asimismo, se describe el área de estudio especificando sus características fisiográficas y aspectos de hidrología e hidrografía; finalmente, se hace una breve revisión de conceptos importantes enfatizando aspectos usados en la metodología para el desarrollo de la investigación. En el capítulo 2 se presentan los datos y la metodología que se empleó en el presente trabajo, la primera sección comprende la descripción de los datos relevantes del ´área de estudio tales como la información hidrometeorológica convencional e información sobre estimaciones satelitales de variables climáticas. La segunda sección comprende la descripción detallada de los métodos y el procedimiento desde la recolección de información hasta la generación de mapas de caudales máximos. En el capítulo 3 se presenta la discusión y los resultados del procedimiento el cual inicia con la selección y recolección de registros de estaciones hidroclimáticas en la zona de estudio. Subsecuentemente, los registros fueron evaluados mediante diversas técnicas para verificar la confiabilidad, consistencia y homogeneidad de los datos. Debido a la limitada cantidad de estaciones de aforo disponibles en la zona de estudio, la evaluación de caudales máximos en diversos puntos de la red fluvial requirió aplicar técnicas de extrapolación de datos observados. Para tal efecto, se priorizó el uso de modelos hidrológicos calibrados en forma tal que puedan reproducir adecuados resultados en puntos aforados y reproducirlos a puntos no aforados con un buen nivel de confiabilidad. Por otro lado, la baja densidad de registros pluviométricos y ausencia de registros de variables climáticas requeridas para desarrollar un modelo que relacione las precipitaciones con las descargas, requirieron el uso de diversas bases de datos y productos satelitales con el fin de optimizar, en espacio y tiempo, los registros disponibles de precipitación y suplir las limitaciones de información relativa a las variables climáticas. Entonces se eligieron los datos con estimaciones satelitales de lluvia y evapotranspiración que mejor representen los datos observados conformando una nueva base de datos compuesta de registros convencionales y satelitales. Posteriormente, se seleccionaron puntos de análisis al interior de las cuencas y adecuaron las subcuencas generadas por estos puntos al modelo GR2M para simular caudales mensuales, considerando adecuada una superficie de cuenca mayor a 300 km2. Los registros de caudales máximos en puntos aforados que pasaron la etapa de evaluación se ajustaron a funciones de distribución con la finalidad de determinar su ley de frecuencia. Asimismo, para los puntos no aforados, apoyándonos en los caudales simulados obtenidos de la etapa de modelamiento y a través de un análisis regional a nivel de cuenca se establecieron relaciones entre las curvas de frecuencia de caudales máximos mensuales y máximos diarios. Así se obtuvieron aproximaciones confiables de la probabilidad de ocurrencia de caudales máximos diarios en puntos no aforados, a partir de los cuales se construyeron mapas para los periodos de retorno de 2, 5, 10, 25, 50 y 100 años. Finalmente la tesis concluye con el capítulo 4 donde se presentan las conclusiones generales de la investigación y el trabajo futuro recomendado. / The river’s floods characterization and estimation are indispensable to guarantee the correct performanceand and safety of hydraulic infrastructure. Our country, while located in one of the areas with the highest activity related to extreme hydroclimatic phenomena, requires tools and methods developed for our context and hydrological situations. In this virtue, the main objective of this research is development and application of techniques that allow estimating natural maximum flows, for different probabilities of occurrence, in strategic points of main rivers in the central area of Pacific slope, located in the region named 5a4 in the ”Study of Hydrology of Peru” citep IILA1982. The referred estimations contained in maps allow the sizing of hydraulic infrastructure and the control of risks associated with the maximum flow rates. It is important to mention that present contribution is different from the usual way of estimating maximum flows in watersheds with few or no gauging stations, complementing existing information with satellite databases, applying conceptual models that represent physical processes and that allow validating the generated information. The present thesis is distributed as follows. In the chapter 1 general aspects of the investigation that includes the introduction, research problem and objectives are presented; also, the study area is described specifying its physiographic characteristics and aspects of hydrology and hydrography; finally, a brief review of important concepts is made emphasizing aspects used in the methodology for the development of the research. In the chapter 2 data and methodology that was used in the present work are presented, the first section includes a description of the relevant data of study area such as conventional hydrometeorological information and information about satellite estimations of climatic variables. The second section includes detailed description of methods and procedure from the information collection to the generation of maximum flow maps. In the chapter 3 the discussion and the results of the procedure are presented, which begins with selection and collection of hydroclimatic stations records in the study area. Subsequently, the records were evaluated using various techniques to verify the data reliability, consistency and homogeneity. Due to the limited number of gauging stations available in the study area, the maximum flow evaluation at various points in the fluvial network required the application of extrapolation techniques in observed data. For this purpose, the use of hydrological models calibrated in such way that they can reproduce adequate results in gauged points and reproduce them at ungauged points with a good level of reliability was prioritized. On the other hand, the low density of rainfall records and absence of climatic variables records required to develop a model that relates precipitation and discharge, required the use of various databases and satellite products in order to optimize, in space and time, the available records of precipitation and supply the limitations of information related to climatic variables. The data was then chosen with satellite rainfall and evapotranspiration estimates that best represent the observed data, forming a new database composed of conventional and satellite records. Subsequently, analysis points were selected within the basins and the sub-basins generated by these points were adapted to the GR2M model to simulate monthly flows, considering a basin area greater than 300 km textsuperscript 2 adequate. The maximum flows records in gauged points that passed the evaluation stage were adjusted to distribution functions in order to determine their frequency law. Likewise, for ungauged points, based on the simulated flows obtained from the modeling stage and through a regional analysis at the basin level, relationships were established between the frequency curves of maximum monthly and maximum daily flows. Thus, reliable approximations of the probability of occurrence of maximum daily flows in ungauged points were obtained, from which maps were constructed for the return periods of 2, 5, 10, 25, 50 and 100 years. Finally the thesis concludes with the chapter 4 where general conclusions of the investigation and recommended future work are presented. / Tesis

Las quebradas son elementos hídricos irregulares que se caracterizan por una morfología de pendiente acentuada. El no tomar en consideración esta cualidad topográfica del territorio al momento de urbanizar los bordes de quebradas provoca tramas urbanas discontinuas que se traducen finalmente en fragmentación física. Como consecuencia de ello, las quebradas se convierten en espacios degradados y poco valorados, perpetuándose malas prácticas como micro basurales, relleno, descarga de aguas residuales, asentamientos informales, delincuencia, entre otras. La presente investigación aborda la importancia de una adecuada gestión de las quebradas en zonas urbanas y del potencial de sus condiciones morfológicas para la integración física en ciudades intermedias en expansión. Para este propósito, se plantea una metodología por superposición de mapas temáticos, y en algunos casos sondeos y evaluación según parámetros morfométricos. Esto permite estudiar las variables que influyen en la integración urbana, teniendo en cuenta en primer lugar su cualidad morfológica, y en segundo su importancia de uso como elemento natural que es parte de la vida urbana como proveedor de servicios ecosistémicos. Se tomará como caso de estudio la quebrada Santa Lucía en Chachapoyas, esta representa un espacio intersticial en la ciudad sin un rol claro en su desarrollo urbano. Y que es un elemento funcional que alberga actividades económicas, ecológicas y recreativas, siendo un potencial núcleo de espacio público natural para la urbe. Los resultados de este trabajo aportan en la valoración de las quebradas urbanas al reconocer sus cualidades como espacios públicos que sean integradores y que proporcionen servicios ecosistémicos como partes de las tramas urbanas, de esa manera alentar a su cuidado y por lo tanto generar una mejor calidad de vida para los ciudadanos que la habitan.