CAPITULO II: GEOMORFOLOGIA

CAPITULO II

GEOMORFOLOGA2.1. Generalidades

La sub cuenca del ro Chili posee un rea de 3246 km2, perteneciente a la Cordillera Occidental de los Andes. El anlisis geomorfolgico de la cuenca, implica interpretar las geoformas actuales, teniendo en cuenta el relieve topogrfico, litologa, aspecto tectonico, etc. 2.2. Clima y VegetacinEsta regin muy particular, se sita en el borde de la diagonal rida que corta el continente sudamericano, mostrando la transicin de un clima periglaciar tropical seco sobre los volcanes sobre los 4000 m.s.n.m. hasta el clima semirido de la meseta de Arequipa a 2400 m.s.n.m. (con fuertes precipitaciones entre Diciembre y Marzo) y el clima clido, netamente desrtico de la Joya. La fuerte y constante insolacin durante el ao, con una desecacin que es acentuada por los vientos que provienen del SE. La vegetacin se presenta muy esparcida distinguindose algunos "Creus" sobre los cerros de la caldera y en la zona de los volcanes; en la parte baja presenta una estepa con cactus y a mayor altitud el tolar (lepidophyllum) y polylepis. La zona de la meseta de Arequipa presenta zonas irrigadas con las aguas del ro Chili donde se cultivan varios productos de pan llevar y principalmente cebollas y ajos. En ninguna parte la vegetacin es lo bastante densa para evitar una fuerte escorrenta, y consiguiente erosin en la poca de lluvias.2.3. Unidades Geomorfolgicas - FisiogrficasLos fenmenos y agentes modificadores de la geomorfologa, han permitido diferenciar 8 unidades.2.2.1 Cordillera de la Caldera

Es una cadena montaosa continua, con una elongacin de direccin NE a SE, con elevaciones de cerros de mediana altura, con cumbres no muy agrestes algo redondeadas a rugosas y que atraviesa toda la cuenca. Se emplaza en la margen izquierda del ro Chili en la zona de Arequipa. Presenta colinas con elevaciones que superan los 2600 msnm, entre los cerros mas importantes tenemos el cerro San Ignacio (2615 msnm), cerro San Martn (2410 msnm), el cerro Gloria (2402 msnm), cerro la Esperanza (2938 msnm) y el cerro Llorn (2892 msnm).La mayor parte de esta unidad, est constituida por rocas plutnicas que van desde el gabro hasta el granito. Hacia el NO de los afloramientos en la cuenca, predominan las rocas metamrficas del complejo Basal de la Costa y en la parte SE, dentro de la masa intrusiva, se encuentran algunos remanentes de rocas sedimentarias que pertenecen al Grupo Yura.2.2.2 Valles de alta pendiente

Estos valles estn ubicados en la zona de Tiabaya, Uchumayo, donde el ro erosiona intensamente, exactamente entre el limite de las rocas de la Formacin Aashuayco y complejo de rocas intrusivas denominadas localmente como batolito la caldera.

En la zona de Charcani el ro erosiona las rocas de la Formacin Aashuayco y rocas del estrato volcn Misti (cenizas, lapillis, bloques lvicos y bloques de arena), formando un caon de hasta 700 m de profundidad.2.2.3 Penillanura Arequipea

Es una superficie suavemente ondulada de forma triangular, comprendida entre las localidades de Arequipa y Yura, en las confluencias de los ros Chili y Yura. Esta unidad a su vez est rodeada de cerros altos que forman parte de la Cordillera de Laderas, de las estribaciones de la Cordillera y del arco volcnico del Barroso.

La penillanura se ha formado en los tufos de la Formacin Aashuayco y Sencca, que ocuparon paleorelieves. Presenta un sistema de quebradas paralelas, con escurrimientos de aguas temporales y secciones transversales en "V", drenando hacia los ros Chili y Yura.

Las altitudes de esta superficie ascienden desde los 1 800 msnm hasta los 2 600 msnm con una pendiente de 5% inclinada hacia el SO.

2.2.4 Estribaciones Andinas

Esta unidad se emplaza de la planicie arequipea, a partir de los 2800 msnm hasta los 3600 msnm comprende elevaciones poco pronunciadas, litologicamente formados por depsitos de avalanchas de escombros, rocas inconsoliadas, compuesta de lavas, lahares, tobas y depsitos fluvioglaciares, adems rocas de la Sper Unidad Yarabamba.2.2.5 Cadena del Barroso

El denominado arco volcnico del Barroso (Mendivil et al., 1965) (Guevara, 1969), corresponde a los aparatos volcnicos que comienza a partir de los 4000 msnm y estas representadas por el volcn Pichupichu, Misti y Chachani, alineados con un rumbo SE NO, formando una sucesin semicircular a la ciudad de Arequipa.

Son notorias las erosiones ocasionadas por los glaciares formando geoformas morreicas, a esto aadimos el sistema de drenaje formado por el agua. 2.2.6 Complejo de conos volcnicos

Descrita en la hoja de Characato (Guevara, 1969), corresponde a los conos de los crteres formados por los volcanes Chachani (6075 msnm), Pichupichu (5664 msnm) y Misti (5823 msnm) (Foto 2.1). La topografa inicial ha sido modificada por la glaciacin Pleistocena que ha originado circos glaciares. En la actualidad no cuentan con casquetes glaciares.

2.2.7 Altiplanicie

Corresponde a una penillanura altiplanica y cubre la parte noreste de la subcuenca del ro Chili, la altitud varia de 4000 msnm hasta 4200 msnm, a espaldas del volcn Misti, los relieves son suaves y estn formados por depsitos de ceniza y lavas andesticas.

La altiplanicie es de gran importancia, porque alberga un gran ecosistema entre flora y fauna, con su mximo exponente, los camlidos sudamericanos.

2.2.8 Colinas y depresiones altiplanicasEsta representado por las colinas que se elevaban por encima de la planicie altiplanica, alcanzando alturas de hasta 4770 msnm en la sub cuenca.

Cumplen un rol fundamental en la hidrogeologa, ya que estn compuestas de rocas volcnicas fisuradas que se comportan como zonas de recarga.

Foto 2.1. Vista general desde el norte del estrato volcn Misti,Foto 2.2. Vista de las Estribacionciones Andinas, perteneciente a la cadena del Barroso.

2.4. Parmetros Geomorfolgicos FsicosEn las ciencias de la tierra, ha sido reconocida la dependencia de la geomorfologa en la interaccin de la geologa, el clima y el movimiento del agua sobre la tierra. Esta interaccin es de gran complejidad y prcticamente imposible de ser concretada en modelos determinsticos y se debe tomar como un proceso de comportamiento mixto con una fuerte componente estocstica.2.3.1 Superficie de la cuencaPara el clculo de la superficie se tom en cuenta la sub cuenca del ro Chili ( Fig. 2.1). rea total de la cuenca y rea de drenaje (A). El rea de drenaje total de la sub cuenca hidrogrfica del ro Chili, calculada en el presente estudio, es de 2346 km2.

rea de la cuenca de recepcin (Ac). Es el rea donde ocurre la mayor cantidad promedio de precipitacin, segn la estacin de Agua Blanca. El rea de la cuenca de recepcin es de 910.2 km2.

rea de la cuenca hmeda (Ah). Superficie que comprende las zonas cuya precipitacin media anual est por encima de los 200 mm (Ah = 482.1 km2).

Permetro (P). Corresponde a la longitud de los contornos de la cuenca y tiene influencia en la forma y tiempo de concentracin en ella, el permetro de la cuenca es de 463,8 km.

Figura 2.1. rea total de la cuenca, rea de la cuenca de recepcin y rea de la cuenca hmeda.2.3.2 Permetro, longitud y ancho

La longitud L, de la cuenca puede estar definida como la distancia horizontal del ro principal entre un punto aguas abajo, otro punto aguas arriba donde la tendencia general del ro principal, corte la lnea de contorno de la cuenca (Fig. 2.2). L= 67 km.

Figura 2.2. Longitud y permetro de una sub cuenca.El permetro de la cuenca o la longitud de la lnea de divorcio de la hoya es un parmetro importante, pues en conexin con el rea nos puede decir algo sobre la forma de la cuenca. P= 222.7 kmEl ancho se define como la relacin entre el rea (A) A=2346 km2 y la longitud de la cuenca (L) y se designa por la letra W. De forma que:

W = A W= 35 km

L

2.3.3 Parmetros de forma de la cuenca

Las caractersticas fsicas de una cuenca forman un conjunto que influye profundamente en el comportamiento hidrolgico de dicha zona tanto a nivel de las excitaciones como de las respuestas de la cuenca tomada como un sistema. As pues, el estudio sistemtico de los parmetros fsicos de las cuencas es de gran utilidad prctica en la ingeniera de la hidrologa, pues con base en ellos se puede lograr una transferencia de informacin de un sitio a otro, donde exista poca informacin: como falla de datos, carencia total de informacin de registros hidrolgicos, si existe cierta semejanza geomorfolgica y climtica de las zonas en cuestin.desde el punto de vista de la geomorfologa superficial

Parece claro que existe una fuerte componente probabilstica en la determinacin de una cuenca mediante sus parmetros y las caractersticas de la red de drenaje. Por esta razn se han buscado relaciones de similitud geomtrica entre las caractersticas medias de una cuenca y de su red de canales con otras cuencas. Los principales factores de forma son:2.3.3.1 Forma de la CuencaLa forma de la cuenca determina la distribucin de las descargas de agua a lo largo del ro Chili y es responsable de las caractersticas que tienen las crecientes, asimismo, condiciona su tiempo de concentracin. Los parmetros que miden la forma de la cuenca son:

ndice de Gravelius o coeficiente de compacidad (Ic). El coeficiente de compacidad (Ic) calculado para la subcuenca del ro Chili es de 1.29. Este ndice es mayor que la unidad, por lo tanto, la forma de la cuenca es redondeada. La razn para usar la relacin del rea equivalente a la ocupada por un crculo, es porque una cuenca circular tiene mayores posibilidades de producir avenidas superiores dada su simetra, lo que afecta el tipo de respuesta que se presenta en el ro. En la subcuenca del ro Chili, las crecidas son consecuencia de las precipitaciones de la cuenca alta en temporadas lluviosas, con concentracin de las aguas en la parte baja, lo cual produce desbordes e inundaciones.

Factor de forma (Ff). Es un factor comparativo de crecientes con otras cuencas del mismo tamao. Relaciona el ancho promedio de la cuenca y la longitud axial de la misma (longitud de mximo recorrido). El factor de forma calculado para la cuenca del ro Chili es Ff = 0,3128. Si tenemos en cuenta una cuenca, el factor de forma es bajo, esta menos sujeta a crecidas que una de la misma rea que la de mayor factor de forma.2.3.3.2 Caractersticas del Sistema de DrenajeSe define como las trayectorias o vas, al arreglo que guardan entre s los cauces de las corrientes naturales dentro de la cuenca, que sirven para la recepcin, canalizacin y evacuacin de las aguas.

Para el clculo de los datos de sistema de drenaje que tiene el ro Chili, se ha utilizado el mtodo de clasificacin de ros y arroyos con el esquema de Horton (1932, 1945) y Strahler (1957). Orden de las corrientes de agua. Este parmetro proporciona el grado de ramificacin o bifurcacin de la red drenaje, considerando; corrientes de primer orden y corrientes sin tributarios, de segundo orden a corrientes que tienen dos tributarios de primer orden, corrientes de orden tras aquellas con dos tributarios de segundo orden, y as sucesivamente. Adems se ha considerado el plano de la cuenca que incluye la clasificacin de los cauces permanentes, intermitentes y efmeros. As, el orden del cauce principal del ro es de orden seis. Cabe destacar en este caso que el rio Chili ingresa a la cuenca con orden 6, esto debido que los ros Blanco y Sumbay, ambos de nivel 5, le dan un rango mayor al rio Chili. Longitud de los tributarios (Lt). Este parmetro es el resultado de la sumatoria de todo el sistema de drenaje de tributarios que alimentan. En la cuenca, el clculo de la longitud de tributarios es de Lt = 1057.806 km, Densidad de drenaje (Dd). Stranhler en 1952, defini a la densidad de drenaje (Dd) como la relacin entre la longitud total de los cursos de agua de la cuenca y su rea total. En la subcuenca del ro Chili, la densidad de drenaje es de 0.451 km/km2. Longitud media de la escorrenta superficial (l). Se define como la distancia media que el agua debera escurrir sobre la cuenca para llegar a un cauce; se calcula por la relacin que existe entre el rea y cuatro veces la longitud de todos los cauces. La longitud media calculada para el ro Chili es de 554.3237 m. Sinuosidad del cauce principal (S). Es la relacin que existe entre la longitud del cauce principal y la longitud del cauce principal medida en lnea recta o curva. El ro Quilca Vitor Chili tiene sinuosidad de 1,37. Este valor indica que la sinuosidad del cauce principal es relativamente moderada, ya que un valor de la sinuosidad mayor a 1,25 define a un cauce con mediana sinuosidad.2.3.3.3 Parmetro relativo al relieveCaracterstica que representa la declividad de la cuenca, donde la variacin de los terrenos se considera con referencia al nivel del mar. Tenemos los siguientes ndices:

Pendiente de la cuenca (Sc). Es un valor medio de todas las pendientes, es de gran importancia para el estudio del escurrimiento superficial, infiltracin, arrastre de material y recarga de acuferos. La pendiente de la cuenca del ro Quilca Vitor Chili es 11.49%, lo que nos da a entender el aspecto accidentado que es esta subcuenca.

Curva hipsomtrica. Diagrama de curvas utilizado para indicar la proporcin de superficie con relacin a la altitud o tambin es la representacin grfica del relieve de la cuenca (Grfico. 2.1). Es una curva que indica el porcentaje de rea de la cuenca o bien la superficie de la cuenca en km2 que existe por encima de una cota determinada.

Grfico 2.1. Curva hipsomtrica de la subcuenca hidrogrfica del ro Chili.

Cuando las curvas hipsomtricas presentan variaciones, ya sea por apartarse de las tericas o por presentar ms de un punto de inflexin, ello puede relacionarse con controles tectnicos o litolgicos. El valor del rea relativa que yace bajo la curva (integral hipsomtrica) es indicativo del estado de desarrollo de la cuenca; valores superiores al 60 % indican desequilibrio manifiesto en el funcionamiento de la cuenca (juventud en el sentido davisiano), valores rondando el 47 % representan equilibrio (madurez), e inferiores a 30% implican fase de monadnock (senectud). Segn la curva hipsomtrica presenta una pequea concavidad hacia abajo de la curva indica una cuenca con valles profundos y llanuras planas. La pendiente en el origen indica que hay peligro de inundacin, mientras que entre la zona media y baja tenemos una transicin suave, lo que indica que no hay cambios bruscos en el relieve. Curva de frecuencia de altitudes. El anlisis de frecuencia altimtrica se utiliza para describir, en altitudes sucesivas, las frecuencias de ciertos niveles (Grafico 2.2), como ser altitud de sitios, puntos ms altos en mallas cuadradas de muestreo, altitudes de cumbres o la de reas de llanos o depresiones tales como hombreras, bancos y collados (Clarke, 1968). Es un complemento de la curva hipsomtrica.

Grfico 2.2. Curva de frecuencia de altitudes de la subcuenca del ro Chili.Segn la frecuencia de altitudes, la altitud que ms se repite en la subcuenca se encuentra entre 2000 y 5000 m.s.n.m., ubicada entre las unidades Geomorfolgicas, pertenecientes a la franja volcnica, ubicada en la peniplanicie arequipea, estribaciones andinas y la cadena del barroso.

Elevacin media de la cuenca (altitud media). Es la ordenada media de la curva hipsomtrica. En la subcuenca del ro Chili, corresponde al valor de anlisis del escurrimiento superficial, representando por la altura media de la cuenca, H = 3291.5806 msnm.

Pendiente de la corriente de mximo recorrido (Lmr). Se pueden definir varias pendientes del cauce principal: la pendiente media, la pendiente media ponderada y la pendiente equivalente. Para el presente estudio se ha elegido la ltima por ser ms aproximada a la realidad. La pendiente equivalente constante (Seq) es la pendiente de un canal de seccin transversal uniforme de la misma longitud que el cauce principal y que posee la misma velocidad media o tiempo de recorrido que el cauce principal. Seq =3.48 %. Rectngulo equivalente. Se trata de un rectngulo que tiene igual superficie, permetro, coeficiente de compacidad y distribucin hipsomtrica que la cuenca (Llamas, 1993; Campos, 1992). En este rectngulo, las curvas de nivel se convierten en rectas paralelas al lado menor, siendo estos lados la primera y ltima curvas de nivel (Grfico 2.3).

Grfico 2.3. Rectngulo equivalente de la subcuenca del ro Chili. Coeficiente de masividad (Cm). Este ndice expresa la relacin entre la altitud media de la cuenca y el rea total de la misma. En terrenos llanos el valor es ms bajo que en los terrenos abruptos. El coeficiente de masividad calculada es de Cm = 1.40 m/km2.1

AREA

PERIMETRO

222.7 km

2346 km 2

910.2 km2

156 km

482.1 km2

153.3 km

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