La gestión del riesgo ante la presencia de eventos socionaturales en el caso de las lluvias torrenciales ocurridas en Piura en el bienio 1997-1998, ha sido estudiada mediante un análisis organizacional del componente coordinación en el Sistema Nacional de Defensa Civil (SINADECI). Los resultados de las encuestas determinaron la presencia de vacíos en la coordinación en la gestión del riesgo en el SINADECI Piura, por las razones que se señalan: 100 % de los encuestados manifestó que no existió un sistema de prevención de desastres o alternativamente no lo conocieron. Sin embargo, 83,33% manifestó que no conoció como se aplicó y 16,67% lo conoció parcialmente a través de algunas actividades eventuales. Asimismo, las cadenas de coordinación existentes en el SINADECI e INDECI Piura no funcionaron con eficacia, eficiencia y efectividad en prevenir, enfrentar y mitigar, los efectos o impactos de los eventos socio-naturales como el caso estudiado en razón de... El sistema de coordinación entre el SINADECI y el Instituto Nacional de Defensa Civil fue parcialmente eficaz, el 83,33% de los encuestados así lo mencionan y el 16,67% no lo conoció e indicaron que el componente coordinación no cumplió los objetivos durante la presencia del FEN. Durante la investigación, se apreció una falta de cultura organizacional debido al exceso de burocracia. El estudio de los instrumentos de gestión reveló que esta burocracia no asumió responsabilidades de equipo, padeciendo la ausencia de liderazgo en la coordinación intersectorial y multinivel. La falta de normas, métodos y procedimientos adecuados ocasionaron vacíos y deficiencias en la gestión del riesgo para prevenir, enfrentar y mitigar las consecuencias de las lluvias torrenciales. vii No existió un flujo-grama de actividades a desarrollar en cada tipo de desastre en el que se incluya la participación de cada uno de los actores del sistema. El 100% de los encuestados manifestó no conocer la existencia de un gabinete de crisis. Solamente el 33,33% de los encuestados indicaron conocer la existencia del plan estratégico del SINADECI y el 66,67% no lo conoció. No existió un programa educativo departamental para la prevención de desastres naturales (83,33% de los encuestados). Las deficiencias de coordinación en la gestión del riesgo de desastres, con consecuencias políticas, económicas y sociales ocasionaron vacíos que correspondieron a: a) Falta de coordinación e intercambio de información entre instituciones científicas, por insuficientes fondos, equipos y redes, b) falta de constitución de los comités de Defensa Civil de la zona, c) falta de protocolos de emergencia, d) equipo operativo insuficiente y no capacitado en la atención de eventos socio-naturales, e) falta de recursos para la elaboración de un diagnóstico post evento y f) los componentes del SINADECI no lograron articular. PALABRAS CLAVES: coordinación, gestión del riesgo, prevención, lluvias torrenciales, socionaturales. / Risk management of socio-natural events in the case of heavy rainfall that occurred in Piura in 1997-1998 has been studied through an organizational analysis of the coordination component of the National System of Civil Defense (SINADECI). The results of the surveys determined the presence of empty in the coordination of risk management at SINADECI Piura, due to the following reasons: 100% of respondents said that there was no disaster prevention system or that, alternatively, they had never heard of one. However, 83.33% claimed they didn't know how this was applied and 16.67% knew about it through some sporadic activities. Also, existing coordination chains in Piura or SINADECI and North INDECI didn't work effectively and efficiently to prevent, cope with and mitigate the effects or impacts of socio-natural events because of ... The system of coordination between SINADECI and the National Institute of Civil Defense was partially effective, 83.33% of respondents claimed so, and 16.67% didn't know about it, indicating that the coordination component didn't accomplish its objectives during the presence of the ‘FEN’. During the investigation, a lack of organization culture was noted due to excessive bureaucracy. The analysis of the management tools revealed that this bureaucracy didn't take a team responsibility, lacking leadership within the multilevel intersectoral coordination. The lack of standards, methods and procedures caused gaps and deficiencies in risk management to prevent, cope with and mitigate the impact of socio-natural events. There weren't activity flowcharts for each type of disaster that included the participation of all system actors. KEYWORDS: coordination, risk management, prevention, torrential rains, socionatural. / Tesis

Ingeniera Civil / La comuna de Maipú, Región Metropolitana, ha experimentado un explosivo crecimiento demográfico que ha causado deficiencias en el drenaje urbano actual, requiriendo un mejoramiento del manejo de las aguas lluvias. El trabajo de título realizado consiste en determinar opciones de mejoramiento de la red de drenaje pluvial de esta comuna, considerando en el diseño el análisis de datos históricos en conjunto con proyecciones de precipitación. El objetivo general es diseñar el mejoramiento la red de drenaje de aguas lluvias de Maipú considerando proyecciones climáticas. Para ello se analizó el sistema de drenaje pluvial existente a fin de reconocer deficiencias, y se definieron proyecciones de precipitación, que luego de ser escaladas al área de estudio mediante registros de estaciones meteorológicas cercanas, permitieron seleccionar la precipitación de diseño. Luego, mediante un modelo matemático (Storm Water Management Model, SWMM) capaz de reproducir los fenómenos de escorrentía urbana basado en simulación de precipitaciones, se explica el comportamiento del sistema de drenaje en el estado actual, etapa calibración, y en las condiciones futuras permitiendo la propuesta de nuevas opciones de conducción o dispositivos de almacenamiento local que den solución a problemas de inundación detectados. Se obtuvo como resultado mejoras al sistema de drenaje de aguas lluvias de Maipú, específicamente la implementación de un estanque de retención en el sector del Pajonal, que permite reducir el caudal peak de escorrentía urbana en un 40%, además la necesidad de conducir en forma independiente agua servida y agua lluvia en las cercanías del colector 5 de Abril para evitar inundaciones., así como también la importancia del mantenimiento de los canales abiertos incorporados en el drenaje urbano para conducir adecuadamente la escorrentía urbana producto de las precipitaciones proyectadas.

Ingeniero Civil / En esta memoria se presenta un análisis del comportamiento hidráulico de siete sumideros de aguas lluvias, basados en las experiencias realizadas por el Instituto Nacional de Hidráulica entre los años 2004 y 2006, en una plataforma de ensayo en escala 1:1. Para esta memoria se estudiaron 5 sumideros de reja, un sumidero de reja fuera de la calzada y un sumidero de reja en desnivel en relación a la calzada. El objetivo principal es analizar los datos experimentales obtenidos y compararlos con los resultados entregados por diferentes modelos teóricos. Con lo anterior, se obtuvo rangos de validez de los modelos además de proponer una nueva formulación para determinar la eficiencia de captación. Para llevar a cabo lo anterior, se analizaron 6 modelos teóricos existentes en la literatura que permitieron determinar la eficiencia de captación y se compararon con los resultados experimentales. Junto con lo anterior, se realizó un análisis dimensional del fenómeno que busca determinar una relación entre la eficiencia de captación y las demás variables que definen el fenómeno. Finalmente, se pudo concluir qué modelos se adaptan mejor a cada sumidero estudiado, además de determinar los rangos en los cuales son válidos los resultados, encontrándose que el modelo recomendado en la Guía de diseño y especificaciones de elementos urbanos de infraestructuras de aguas lluvias. Servicio de Vivienda y Urbanismo (SERVIU) , es el que entrega los mejores resultados. Además, del análisis dimensional, se propone una nueva relación de tipo potencial de la eficiencia de captación en función del cuociente entre la altura de escurrimiento y el ancho del sumidero.

Durante la última década, diversos grupos de investigación se han enfocado en el desarrollo de la tecnología de sensores de satélites y su explotación con el fin de obtener en tiempo real una estimación de la lluvia a escala global. Y es clara la utilidad de estas mediciones, tanto para los modelos de circulación global como para la modelización hidrológica en escalas menores, como sería el caso de cuencas poco o nada instrumentalizadas y con ello, fortalecer la capacidad de gestión de los recursos hídricos, mejorar la predicción del clima y desastres naturales y ofrecer rigor científico que ayude a tomar decisiones informadas. Actualmente, la lluvia estimada por satélite está sujeta a diversos errores debido a problemas instrumentales, naturaleza del sistema de medición, simplificaciones teóricas y relaciones complejas entre las variables observadas y la lluvia, entre otras razones (Nikolopoulos et al., 2010; Semire et al., 2012); esto podría limitar su uso en aplicaciones hidrológicas, por lo que la reducción de este error es clave para su aplicación hidrológica. El objetivo de la tesis es evaluar la utilidad de dos productos de lluvia estimada de satélite, a través de un modelo hidrológico distribuido en una cuenca mediterránea extratropical, como una alternativa de estimación de la precipitación en aquellas regiones donde los pluviómetros convencionales son escasos o inexistentes. La zona de estudio es la cuenca del río Júcar que está localizada al este de la península Ibérica (Valencia, España) con un área drenada de 21,500 km2 , caudal medio de 43 m3 /s, lluvia media de 500 mm y temperatura media de 14º C. El relieve está formado por cadenas de montañas del sistema Ibérico, una meseta continental y una llanura costera; con altitudes máximas de 1770 msnm. Los productos de satélite tienen una resolución temporal diaria y resolución espacial de 0.25º (PERSIANN) y 0.04º (PERSIANN-CCS). Estos productos estiman la lluvia a partir de información de múltiples satélites geosincrónicos (GOES, GMS, MeteoSat) que se actualizan con información de satélites con sensores de microondas pasivos (TRMM, NOAA, DMSP). La información hidrometeorológica con base en tierra (lluvia, caudal, temperatura e información de embalses) ha sido proporcionada por la Agencia Española de Meteorología (AEMET) y el Sistema Automatizado de Información Hidrológica de la Confederación Hidrográfica del río Júcar (SAIH-CHJ) para un período de tiempo del 01 de Enero del 2003 y el 31 de Octubre del 2009. Para caracterizar el error de la lluvia estimada de satélite, se comparó con la lluvia de referencia con base en tierra, a través de herramientas estadísticas que permiten sintetizar el análisis y tener una visión más detallada del error. Así, para cuantificar el grado de dependencia se usó el análisis de correlación con test estadístico de Pearson y Kendall. Además, se obtuvieron: índice de eficiencia de Nash¿Sutcliffe (E), ratio de la raíz del error cuadrático medio y la desviación estándar de las observaciones (RSR), error en volumen (Ev), estadísticos de detección, curva doble masa y técnicas gráficas. Respecto al desempeño del modelo hidrológico, se evaluó a través de índices de eficiencia y técnicas gráficas, en calibración, validación y propagación del error. Los resultados, específicos para la zona de estudio, indican que las correlaciones espaciales entre la lluvia estimada a partir de satélite y la lluvia de referencia, es aceptable a escala anual, menos aceptable a escala mensual, pero pobre a escala diaria. En invierno la correlación diaria es más débil, debido a que las lluvias se concentran más en las zonas montañosas y tal vez, este efecto orográfico no está bien detectado por los satélites. Por el contrario, en verano se observa el patrón opuesto, con correlación positiva significativa, posiblemente por la mayor presencia de días sin lluvia (valor cero). Esto se ve reflejado en valores más altos con el coeficiente de Pearson en verano, ya que la presencia de ceros favorece una mayor correlación; en cambio el coeficiente de Kendall representa mejor estos casos, ya que resiste el efecto de valores extremos (valores mínimos en este caso). También se obtienen errores altos con lluvias máximas y con frecuencia sobrestimación de lluvias ligeras. En general, la lluvia PERSIANN-CCS sobrevalora, mientras que PERSIANN subestima a diferentes escalas de agregación de cuenca. Además, PERSIANN tiene mayor probabilidad de detección de lluvia, pero también de falsas alarmas. La detección de lluvia es menor en la subcuenca del río Albaida (zona costera con lluvias torrenciales y probables SCM en otoño) que en la subcuenca de Pajaroncillo (zona montañosa con lluvias orográficas). Es decir, estas diferencias en la detección por los dos productos de satélite, están siendo influenciadas por las características climáticas y fisiográficas de la zona, que coincide con lo reportado por Hossain y Huffman (2008). El error en volumen (Ev) de la lluvia, para todas las escalas de agregación de cuenca, subestima con PERSIANN y sobrestima con PERSIANN-CCS. Este error tendrá consecuencias en la modelación hidrológica; sin embargo, desde el punto de vista de la modelación, el error se corrige mejor con la sobrestimación que con la subestimación de la lluvia. La cuenca Albaida (1301 km2 ) tienen mejor rendimiento en términos del índice de eficiencia de Nash-Sutcliffe (E) en la estimación de la lluvia con los dos productos de satélite posiblemente por la mayor presencia de lluvias convectivas que el satélite identifica mejor, y que coincide con lo reportado por Ebert et al (2007). En cambio la cuenca más pequeña Pajaroncillo (861 km2 ) tiene mejor rendimiento en Ev pero solo con el producto PERSIANN-CCS. Al respecto, la lluvia orográfica en Pajaroncillo (altitud de 1009 a 1726 msnm) no está siendo bien detectada por el satélite debido a que las montañas emiten una radiación muy variable que dificultan la detección de los satélites con sensores de microondas pasivos, reportado por Levizzani (2008); sin embargo este efecto pareciera que disminuye con una mejor resolución de satélite. La calibración de los parámetros del modelo hidrológico TETIS ha permitido elevar el rendimiento en la modelación. También, diversos autores realizaron una calibración de su modelo hidrológico para mejorar el rendimiento con los productos de lluvia estimada de satélite (Stisen y Sandholt, 2010; Bitew y Gebremichael, 2011b; Bitew et al., 2011; Jiang et al., 2012; Moreno et al., 2012). Es así que, en la modelación hidrológica, se obtienen rendimientos ¿insatisfactorios¿ con PERSIANN, mientras que con PERSIANN-CCS los rendimientos pasan a ser ¿satisfactorios¿. Los resultados son alentadores con lluvia PERSIANN-CCS y tal parece que una mejor resolución de los datos raster de la lluvia, una menor FBIAS y un error de sobrestimación en el volumen de la lluvia, ocasionan que este producto de satélite se adapte mejor en la modelación hidrológica. Similares resultados respecto a productos de satélite con mejor resolución espacial, son reportados por Nikolopoulos et al. (2010) con el producto KIDD (4 km) de mejor resolución espacial, respecto de los productos TRMM-3B42 (0.25º) y KIDD (25 km). Por el contario, en la modelación con lluvia PERSIANN, una resolución espacial grosera de los datos raster de la lluvia y el error de la subestimación en el volumen de la lluvia están afectando negativamente a la modelación, ya que hay insuficiente lluvia que alimente el Ciclo Hidrológico, pero esto posiblemente se esté amortiguando con la mayor probabilidad de detección de la lluvia PERSIANN. Como el modelo hidrológico trata de mantener un comportamiento similar al caudal observado (ya que la estrategia de calibración es una función de este caudal y no de algún componente del balance hídrico), se obtiene que el factor corrector de evapotranspiración se reduce un 71% con PERSIANN e incrementa un 32% con PERSIANN-CCS para finalmente obtener una evapotranspiración que se reduce con PERSIANN e incrementa con PERSIANN-CCS. Un comportamiento similar es reportado en el componente de evapotranspiración con subestimación de lluvia PERSIANN, por Bitew y Gebremichael (2011b) y Moreno et al. (2012). En lo que respecta a la propagación del error de la estimación de la lluvia a la simulación hidrológica, el error en volumen de la lluvia se amortigua a través del proceso de transformación lluvia-escorrentía. Al contrario del error de la lluvia en términos de E y RSR, que empeoran con la modelación hidrológica, excepto en las cuencas más pequeñas como Pajaroncillo (861 km2 ) y Albaida (1,301 km2 ). De cara a mejorar las posibilidades de uso práctico de la lluvia de satélite, se implementó un modelo Bayesiano para combinar información de pluviómetros con lluvia PERSIANN-CCS con diferentes densidades de pluviómetros en la subcuenca montañosa de Pajaroncillo. Los resultados, específicos para la zona de estudio, indican que el valor medio de la lluvia estimada con PERSIANN-CCS mejora a partir de densidades menores a 100 km2 /pluviómetro. Por el contrario, para densidades mayores de 100 km2 /pluviómetro, el valor medio empeora en un rango del 20 al 200%, según aumente la densidad de la red de pluviómetros. Se encontró un comportamiento similar con el resto de estadísticos. Así, es clara una mejora significativa en los estadísticos para una densidad menor a 100 km2 /pluviómetro, con incremento de POD, CSI, PC y HSS, y reducción de FAR. Además, se observa una mejora notable del FBIAS en todas las densidades de pluviómetros, con la excepción de la densidad de 45 km2 /pluviómetro. Los índices de eficiencia de lluvia E, RSR y Ev, se estabilizan a una densidad menor a 100 km2 /pluviómetro. En lo que respecta a la modelación hidrológica utilizando el modelo Bayesiano de combinación de lluvia, se obtienen rendimientos ¿buenos¿ a ¿muy buenos¿ con densidades menores a 100 km2 /pluviómetro, obteniendo el mejor rendimiento para una densidad de 72 km2 /pluviómetro en el que su hidrograma reproduce adecuadamente el flujo base y la forma de la curva de recesión, detecta la mayoría de caudales máximos y días en que ocurren, pero subestima su valor máximo en un 37%. No se debe descartar que esta subestimación podría deberse a que en regiones montañosas, como Pajaroncillo, las estaciones pluviométricas tienden a estar en los valles y con ello subestimar la lluvia orográfica (Ebert et al., 2007; Álvarez, 2011). Respecto a la propagación del error de la lluvia, resulta que el error en volumen de la lluvia se amortigua en todas las densidades de pluviómetro (a excepción con una densidad de 431 km2 /pluviómetro), pero empeora en términos de E y RSR, excepto para densidades menores a 172 km2 /pluviómetro. Como conclusión final se puede decir que el nuevo producto de estimación de lluvia PERSIANN-CCS, además de incrementar su resolución espacial, también mejora en cuanto a su fiabilidad de uso en la modelación hidrológica, especialmente si se combina con datos de pluviómetro, convirtiéndose en el punto de partida de futuras investigaciones. / Ramos Fernández, L. (2013). Estudio de la utilidad de la lluvia estimada de satélite en la modelación hidrológica distribuida [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27548 / Alfresco

En el sur de la región semiárida Argentina el sobrepastoreo, el desmonte y las labranzas han modificado la vegetación natural y las propiedades superficiales del suelo, en consecuencia se han acelerado los procesos de erosión. Bajo las condiciones mencionadas el objetivo del presente trabajo fue: evaluar el escurrimiento, la pérdida de suelo y nutrientes por erosión hídrica laminar en sitios con distinto grado de disturbio mediante el empleo de parcelas de escurrimiento y lluvias simuladas. Los tratamientos respondieron a diferentes estados del pastizal: Pastizal pastoreado sin pisoteo (P); Pastizal pastoreado y pisoteado (PP); Pastizal fuertemente pastoreado y pisoteado (PP+); Corta fuego pastoreado y pisoteado (CPP); Corta fuego recién arado (CA). Para evaluar el escurrimiento y la pérdida de suelo se utilizó un simulador portátil de lluvia con parcelas de escurrimiento de 1 m2. Se aplicaron dos lluvias consecutivas en 24 horas de 30 minutos de duración, con una intensidad media de 56 mm h-1. En cada parcela se evaluó biomasa aérea, residuos vegetales, cobertura superficial, humedad antecedente del suelo, Carbono orgánico del suelo (COS), Nitrógeno total (NT), Fósforo total (PT) y disponible (PD), textura y estabilidad estructural, densidad aparente (DA), porosidad total (Ps) y distribución del espacio poroso. En cada lluvia se midió: la lámina aplicada, el escurrimiento y la cantidad de sedimentos perdidos a intervalos de 5 minutos. Se calcularon los siguientes parámetros: Infiltración acumulada (Ia), Tasa de Infiltración final (TIF), Escurrimiento total (Et); Tasa de escurrimiento final (TEF), pérdida de suelo (PS) y Tasa de Pérdida de suelo (TPS). Se analizó el agua de escurrimiento (Nitrógeno y Fósforo soluble) y los sedimentos (textura, COS, NT, PT y PD). Al aumentar la presión de pastoreo se redujo la biomasa y la cobertura (vegetal) del suelo. En los sectores desmontados, la cobertura del suelo dependió de la proximidad temporal de la última labranza. Cuánto más desprotegido estuvo el suelo más se degradó. En este sentido, se observó que a medida que aumentó la presión de uso se produjo una disminución progresiva de los contenidos de arcilla, limo, COS, NT, PT y PD en el suelo superficial. Conjuntamente, los efectos negativos del manejo quedaron evidenciados a través de la degradación de la estructura, el aumento de la DA, la disminución de la Ps con pérdida de macroporos. Estos cambios en las propiedades superficiales del terreno modificaron la dinámica hidrológica, provocando que el ecosistema se vuelva más susceptible a la erosión. En este sentido, los ensayos de simulación de lluvia indicaron que, a medida que aumentó el disturbio disminuyó la capacidad de infiltración del suelo. La Ia y la TIF se redujeron un 54 y 70 % en el sitio más intensamente pastoreado (PP+) y en alrededor del 20 y 41 % en el desmonte respecto de los sitios poco disturbados (P y PP). Por su parte, el escurrimiento total aumentó en el siguiente orden P, PP, CPP, CA, PP+; los incrementos más significativos se dieron en los tratamientos con mayor sobrepastoreo y labranza. Las pérdidas de suelo aumentaron en el orden P, PP; PP+, CPP; CA. Estas fueron mínimas en P y PP, incrementándose significativamente en PP+, CPP y CA. El suelo arado sufrió la mayor erosión. El efecto de la lluvia y la condición de humedad antecedente del suelo tuvieron una influencia pronunciada en el escurrimiento y en la erosión. Ambos parámetros aumentaron en condiciones de capacidad de campo. En todos los tratamientos, los sedimentos fueron más ricos en partículas finas (< 50 μm) y nutrientes que el suelo de origen. Esto refleja la selectividad del proceso de erosión, principalmente respecto a Carbono orgánico (CO) y NT. La concentración de nutrientes fue siempre más alta en los sitios poco disturbados que en los muy disturbados. Sin embargo, la pérdida total de nutrientes mostró una fuerte relación lineal positiva con la pérdida de suelo por erosión. Esta relación explica que altos niveles de pérdida de suelo conducen a elevados niveles de pérdida de nutrientes. La fragilidad del ambiente se manifiesta por la magnitud de los cambios ocurridos. En el pastizal, las altas tasas de escurrimiento y pérdida de nutrientes en los parches sobrepastoreados puede limitar la recuperación de los mismos favoreciendo a la desertificación de la región. Palabras clave: pastizales semiáridos; sobrepastoreo; simulación de lluvia; escurrimiento superficial; infiltración; erosión; pérdida de nutrientess / In the south of the semi-arid region of Argentina, overgrazing, deforestation and tillage have altered natural vegetation and soil surface properties, thus accelerating erosion processes. Under these conditions, the aim of this study was to assess runoff and soil and nutrient loss due to sheet erosion by water in sites with different degrees of disturbance using runoff plots and simulated rainfall. Treatments responded to different grassland conditions: grassland grazed but not trampled (P), grazed and trampled grassland (PP), heavily grazed and trampled grassland (PP+), grazed and trampled firebreak (CPP) and recently plowed firebreak (CA). In order to assess runoff and soil loss, a portable rainfall simulator was used in 1-m2 runoff plots. Two consecutive 30-minute rains, with a mean intensity of 56 mm h-1, were applied in 24 hours. Above-ground biomass, residual vegetation, vegetation cover, previous soil moisture, soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and available phosphorus (AP), texture and structural stability, bulk density (BD), total porosity (Ps) and porous space distribution were assessed in each plot. The amount of rainfall applied, the runoff and the amount of sediment lost at 5-minute intervals were measured for each rain. The following parameters were calculated: accumulated infiltration (Ia), final infiltration rate (FIR), total runoff (Rt), final runoff rate (FRR), soil loss (SL) and soil loss rate (SLR). Runoff water (soluble nitrogen and phosphorus) and sediments (texture, SOC, TN, TP and AP) were analyzed. When grazing pressure increased, biomass and vegetation cover decreased. In deforested areas, soil cover depended on the temporal proximity of the last tillage. The less the soil was protected, the more it degraded. Also, it was observed that, as land use pressure increased, a progressive reduction of the contents of clay, silt, SOC, TN, TP and AP in surface soil occurred. In addition, negative effects of management were demonstrated by soil structure degradation, BD increase and Ps decrease with loss of macropores. These changes of the soil surface properties altered the hydrological dynamics, making the ecosystem more susceptible to erosion. In this regard, rainfall simulation trials indicated that, as disturbance increased, soil infiltration capacity decreased. Ia and FIR decreased by 54 and 70 % in the most heavily-grazed site (PP+) and approximately by 20 and 41 % in the deforested area compared with slightly disturbed sites (P and PP). Moreover, Rt increased in the following order: P, PP, CPP, CA and PP+; the most significant increases occurred in treatments with the heaviest grazing and tillage. Soil loss increased in the following order: P, PP, PP+, CPP and CA; it was slight in P and PP, but it increased significantly in PP+, CPP and CA. Plowed soil was the most severely eroded. The effect of rainfall and the previous soil moisture condition had a strong influence on runoff and erosion. Both parameters increased under field capacity conditions. In all the treatments, sediments were richer in fine particles (< 50 μm) and nutrients than the soil of origin. This reflects the selectivity of the erosion process, mainly regarding organic carbon (OC) and TN. Nutrient concentration was always higher in slightly disturbed sites than in highly disturbed ones. However, total nutrient loss showed a strong positive linear relationship with soil loss through erosion. This relationship explains that high soil loss leads to high nutrient loss. The fragility of the environment is evidenced by the extent of the changes that took place. In grasslands, high runoff rates and nutrient loss rates in overgrazed patches may limit their recovery, favoring desertification of the region. Keywords: semi-arid grasslands; overgrazing; rainfall simulation; surface runoff; infiltration; erosion; nutrient loss.

La tesis trata de encontrar una alternativa de solución que ayude al control de las aguas pluviales provenientes de precipitaciones anormales debido a una alteración del clima por la ocurrencia de El Niño - Oscilación Sur en la costa noroeste del Perú. Para ello se evalúa implementar el concreto permeable en vías locales y pavimentos especiales de dicha región. Se combinan aspectos tanto hidráulicos como estructurales, así el pavimento debe ser capaz de drenar cierto volumen de agua y proporcionar resistencia estructural adecuada para el tipo de vía a evaluar. Se analiza la capacidad estructural del concreto permeable, midiendo su resistencia a la compresión y a tracción por flexión. Luego, se comparan los resultados con los requerimientos para la capa de rodadura en vías locales y pavimentos especiales de acuerdo a la CE. 010 Pavimentos Urbanos y a las normas ACI. Para que pueda ser utilizado en sistemas de drenaje pluvial, se identificaron las precipitaciones ocurridas durante El Niño - Oscilación Sur durante los años de 1997-1998 en la costa noroeste del Perú. De esta base de datos, se estudiaron las máximas precipitaciones registradas y se establecieron requisitos de permeabilidad. El desempeño estructural e hidráulico del concreto permeable es cuantificado a través de sus propiedades de resistencia y permeabilidad, respectivamente, de acuerdo al ACI 522R-10 y a las pruebas de ensayo de ASTM. Parar ello, se evaluaron quince mezclas de concreto permeable. De cada mezcla se elaboraron ocho probetas de 6” x 12” para el ensayo de resistencia a la compresión (ASTM C39 y ACI 522R-10); tres probetas de 4” x 8” para el ensayo de permeabilidad (ACI 522R-10), y dos vigas para el ensayo de resistencia a la tracción por flexión (ASTM C 78). En el diseño de mezclas se han tomado como variables el porcentaje de vacíos, la relación arena/grava y el tipo de agregado grueso (forma y tamaño máximo). El ensayo de permeabilidad se realizó de acuerdo a lo sugerido por el ACI 522R-10 para lo cual se realizó la construcción de un permeámetro de carga variable y se obtuvo el coeficiente de permeabilidad por la Ley de Darcy.

Muchas ciudades del Perú como Chiclayo, Ayacucho, Huancayo, entre otras no cuentan con sistemas de drenaje pluvial. Este hecho hace que las ciudades queden completamente inundadas luego de un registro de lluvias. En consecuencia de ello, ocasionan desastres, además trae consigo muchas enfermedades lo cual genera preocupación y molestia a los pobladores del área afectada. Por tal motivo, es necesaria la revisión de los métodos de cálculo de precipitaciones y caudal de diseño de sistemas de alcantarillado pluvial. Este proyecto de tesis tiene como objetivo dar a conocer los métodos de cálculo que se presentan en el proyecto de norma 0S.060, elaborada por el comité técnico convocado por SENCICO. Así mismo, se busca aplicar estos métodos de cálculo en el diseño de drenaje pluvial en las zonas andinas del país. Los métodos que se pretenden analizar y aplicar para el cálculo de caudal de diseño son los siguientes: Método racional y método del hidrograma unitario. En cuanto al primer método, éste se aplicará en áreas de drenaje menores a 3 . El segundo método, se aplicará para áreas mayores a 0.5 . La elección de la utilización del método dependerá de los datos con que se cuente, para el análisis en cuestión. Con respecto al cálculo de precipitación, se elaborará los diagramas de curvas Intensidad- Duración- Frecuencia, a partir de los datos de precipitaciones máximas en 24 horas brindadas por SENAMHI. En cuanto al cálculo de caudales, será a partir de los datos de los hietogramas de precipitaciones efectivas. El alcance del proyecto que se pretende es de análisis de los métodos de cálculo de precipitaciones y caudales de diseño para alcantarillado urbano, los cuales son presentados en el Proyecto de norma mencionado. Para lograr ello, la metodología que se utilizará será el de elegir como zona de estudio la sierra central del Perú. La cual comprende las regiones de Junín, Ayacucho y Huancavelica. Los datos de los cuales se partirá para el análisis serán los datos pluviométricos de las estaciones pertenecientes a las regiones en estudio, los cuales serán proporcionados por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI).

La presente tesis aborda el tema del aprovechamiento de agua mediante un sistema de captación de aguas pluviales, la cual es un práctica poco utilizada, pero interesante tanto en el aspecto ambiental como en el aspecto económico. El sistema se basa en la captación del agua de lluvia a través de los techos, la cual se utilizará directamente en las viviendas como alternativa de ahorro para distintos usos. Se tiene como caso de estudio, la implementación de dicho sistema en viviendas residenciales de la sierra peruana. El lugar de estudio es la Nueva Ciudad de Morococha, ubicada en la provincia de Yauli, departamento de Junin, en la zona central del Perú. Se analizó la problemática de la captación de agua, los antecedentes históricos y la situación actual de sistemas de captación de agua de lluvia, con el fin de justificar la factibilidad del presente trabajo. Para ello, se procedió a identificar y delimitar la cuenca hidrográfica en la que se encuentra la ciudad, a través del software ArcGis, para posteriormente determinar las características geomorfológicas de la cuenca en estudio. Seguidamente, se realizó un tratamiento de los datos de precipitación, el completamiento de los mismos, análisis de consistencia, entre otros, lo cual permite realizar una cuantificación más certera de la cantidad de agua de lluvia utilizable que se conseguirá con el sistema de captación pluvial. Asimismo, se analizaron las condiciones de la zona de estudio, que incluye las dotaciones de las viviendas, los materiales a utilizar en el sistema de captación pluvial y las condiciones de la vivienda, como el área techada y el área libre disponible para colocar tanques de almacenamiento de agua. Finalmente, con el estudio realizado se obtuvo una capacidad de abastecimiento anual de 31.95m3, valor con el cual se analizaron las variables ambientales y sus beneficios para determinar la conveniencia del sistema de captación pluvial en la zona de estudio.

La necesidad de cuantificar el riesgo de ocurrencia de precipitaciones de cierta intensidad y duración es vital para las obras de ingeniería en el Perú. Una herramienta que sirve para estimarlo son las curvas Intensidad-Duración-Frecuencia (IDF). La exactitud de estas curvas depende de datos de calidad y resolución temporal horaria (Ritschel et al., 2017). Sin embargo, en el Perú se cuenta con un registro muy corto de años de precipitaciones horarias, lo que dificulta inferir propiedades estadísticas de la IDF sub diarias. Un método de estimación de las curvas IDF sobre territorio peruano es desarrollado en esta investigación, utilizando la distribución General de Extremos (GEV) para calcular las intensidades de diferente duración en 5, 50, 100 y 200 años de retorno. El método se validó comparando las curvas generadas con datos observados y simulados para la Mina Toquepala ubicada en la sierra sur del Perú. Los datos horarios simulados fueron generados con el modelo estocástico de pulso rectangular de Bartlett-Lewis (BLRPM), (Rodriguez-Iturbe, D.R. Cox, 1988), el cual fue calibrado con información diaria observada y datos corregidos del satelital TRMM 3b42. Producto de esta comparación se observó que las series obtenidas con BLRPM capturan las principales características estadísticas de las curvas IDF. Para la obtención de las curvas, se aplicó el método validado a los datos de precipitación diaria provista por el Servicio Nacional Meteorología e Hidrológica del Perú (SENAMHI). Las estaciones se encuentran distribuidos en las principales cuencas hidrográficas. Las curvas IDF resultantes pueden apreciarse en el siguiente link: https://josezevallosr.github.io/CurvasIdf/mapa.html / The need for quantifying the risk of occurrence of precipitation of a certain intensity and duration is vital for providing engineering works in Peru. A tool for estimating it is the intensity-duration-frequency relationship (IDF). The accuracy of such relationship depends on the quality of the data and its temporal resolution, which is typically hourly (Ritschel et al., 2017). However, the length or the recorded series are short, which makes it difficult to infer confident statistical properties for sub daily curves. A method of estimating the IDF curves on Peruvian territory is developed in this investigation, using the General Distribution of Extremes (GEV) to calculate the intensities of different duration for 5, 50, 100 and 200 years of return. The method was validated by comparing the generated curves with observed and simulated data for the Toquepala mine site located in the southern highlands of Peru. The simulated hourly data were generated with the Bartlett-Lewis stochastic rectangular pulse model (BLRPM), (Rodriguez-Iturbe, D.R. Cox, 1988), which was calibrated with observed daily information and corrected data from the TRMM satellite 3b42. As result of this comparation, it was observed that the series obtained with BLRPM capture the main statistical characteristics of the IDF curves. To obtain the curves at the national scale, the validated method was applied to the daily rainfall data provided by the National Meteorological and Hydrological Service of Peru (SENAMHI). The stations are distributed in the main river basins. The resulting IDF curves can be seen in the following link: https://josezevallosr.github.io/CurvasIdf/mapa.html / Tesis

La metodología de esta tesis es no experimental y se basa en la recopilación de datos directamente de planos de diseño, estaciones meteorológicas y otros documentos descriptivos de la zona de estudio, sin manipulación deliberada de variables, con un enfoque cuantitativo. El estudio se enfoca en la preparación urgente del distrito de Huancayo, especialmente su zona monumental, ante precipitaciones pluviales de 25 años de período de retorno. Se identifica la saturación de la red de alcantarillado en ocho puntos críticos en la zona monumental, resaltando la falta de preparación para eventos climáticos extremos y los notables impactos en la infraestructura y el funcionamiento de la ciudad incluso en lluvias de menor intensidad. Tras un análisis exhaustivo de las técnicas de gestión de aguas pluviales, con un enfoque especial en cubiertas verdes y pavimentos permeables. Estas técnicas permiten la infiltración del agua de lluvia en el suelo, reduciendo el escurrimiento superficial y evitando la saturación de la red de drenaje. Asimismo, la capacidad de retener temporalmente el agua y liberarla gradualmente posibilita una gestión más efectiva de los picos de lluvia y mejora notablemente la calidad del agua. Se confirma que ambas opciones representan soluciones altamente prometedoras para mejorar significativamente la eficiencia en la gestión de aguas pluviales en Huancayo Estas conclusiones respaldan firmemente la propuesta de diseñar un sistema de drenaje urbano sostenible del agua en Huancayo. Además de abordar las necesidades hidráulicas, las cubiertas verdes y los pavimentos permeables aportan beneficios ambientales y estéticos, alineándose con principios de sostenibilidad y fomentando la resiliencia de la ciudad ante eventos climáticos extremos.