CENTRO AGRON“MICO TROPICAL DE INVESTIGACI“N Y ENSE‘ANZA ESCUELA DE
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CENTRO AGRONÓMICO TROPICAL DE INVESTIGACIÓN Y ENSEÑANZA ESCUELA DE POSGRADO Análisis de vulnerabilidad en zonas potenciales de recarga hídrica por efectos de cambios de uso de suelo y por variabilidad climática en la Microcuenca del Río Purires, Costa Rica Tesis sometida a consideración de la Escuela de Posgrado como requisito para optar por el grado de Magister Scientiae en Manejo y Gestión Integral de Cuencas Hidrográficas Por: Natalia Soledad Samaniego Rojas TURRIALBA, COSTA RICA, 2013
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CENTRO AGRONÓMICO TROPICAL DE INVESTIGACIÓN Y
ENSEÑANZA
ESCUELA DE POSGRADO
Análisis de vulnerabilidad en zonas potenciales de recarga hídrica por
efectos de cambios de uso de suelo y por variabilidad climática en la
Microcuenca del Río Purires, Costa Rica
Tesis sometida a consideración de la Escuela de Posgrado
como requisito para optar por el grado de
Magister Scientiae en Manejo y Gestión Integral de Cuencas Hidrográficas
Por:
Natalia Soledad Samaniego Rojas
TURRIALBA, COSTA RICA, 2013
II
III
DEDICATORIA
Con infinito amor a mamá y papá, por acompañar y ser parte de cada momento de mi
historia.
A mi ángel guardián, Abu, nada se compara con la sensación de sentirte cerca, aunque no
pueda verte sé que nunca dejarás de estar a mi lado y
acompañar mis pasos.
A la bella Juliet, porque tu sabiduría, dulzura y amor por cada ser de este planeta es
simplemente fuente de inspiración.
Al bello cuarteto que tengo en casa: Daniel, Alejandro, Mateo y Nikolás, ustedes son la magia
que se necesita para no desmayar.
A mis hermanos: Edgar Vinicio, Eduardo Mauricio y Andrés Felipe, con quienes comparto
mis días.
IV
AGRADECIMIENTOS
Con infinita gratitud a:
Programa de becas de la Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia
Tecnología e Innovación del Ecuador (SENESCYT), por el apoyo financiero que me
dio la oportunidad de cumplir con esta meta propuesta. Gracias por la confianza
depositada en cada uno de nosotros: los becarios.
A Jorge Faustino, Yamileth Astorga, Christian Brenes y Angelita Díaz, miembros de
mi comité de apoyo académico y emocional, infinitas gracias por el tiempo invertido,
las ganas y la gran predisposición que siempre tuvieron conmigo. Definitivamente este
periodo compartido con cada uno de ustedes, en diferentes espacios y etapas, ha sido
completamente enriquecedor, pues me permitió conocer nuevas perspectivas para
diferentes ámbitos de mi vida.
A Francisco Jiménez, maestro y amigo, gracias por su generosidad, su sencillez y su
corazón de oro. Porque de usted me llevo como lema de vida “que las soluciones a
situaciones no ideales se deben construir con visión compartida con y para la gente”.
A todos quienes hacen COMPURIRES, fue una experiencia llena de muchos
aprendizajes y momentos gratos.
A los integrantes de la Comisión de RRHH de COMPURIRES: Adrián Valerín, Sonia
Loaiza, Pilar Boza, Alejandro Sánchez, Katherine Briones, Jm Panduro; gracias por
su tiempo, apoyo y su buen humor en momentos de tensión, fueron un increíble equipo
de trabajo.
Al personal de las ASADAS de Guatuso, Coris y San Isidro, especialmente a: Porfirio
Montoya, Antonio Díaz, Manuel Macís, personas increíbles con quienes compartí
gratos momentos y de quienes me llevo aprendizajes para toda la vida.
V
A Mario Arias Salguero, director del Centro de Investigaciones en Ciencias
Geológicas de la UCR, por todo el apoyo brindado durante la fase de campo del
presente proyecto.
A los amigos de siempre, aunque la distancia no permitió tener su compañía física,
siempre es bueno saber que el cariño es independiente a la distancia.
A JM, amigo querido, compañero de aventuras de tesis, psicólogo y confidente,
realmente las palabras no me alcanzan para agradecerte por cada experiencia
compartida durante la fase de campo y post-campo.
A Tuliño, infinitas gracias por tu amistad, por el apoyo incondicional, por todas las
horas que dedicaste para solventar mis dudas… amigo mil gracias.
A los cuencólogos, amigos entrañables, compañeros de sueños e ideales.
A mi familia Tica: Rivas - Martínez, porque de la nada surgió el inmenso cariño que
hoy nos tenemos, sentirme una más de su hogar es un sentimiento que no se puede
describir.
A Pao y Tuanis, mis queridas roommates! Fueron grandes y divertidos momentos que
compartí junto a ustedes y aunque los caminos parecen separarse, estoy segura que
nos encontraremos antes de lo pensado para seguir dibujando y proyectando sueños.
A Jeannete, Aranjid, Marta, Alfonsito, Juanito, personas increíbles que conocí en esta
hermosa experiencia de vida.
Infinitas gracias “inigualable promoción 2011-2012”, gracias por ser fuente de
alegría en cada momento, por ser soporte cuando parecía todo derrumbarse, por ser
aliciente para seguir. Gracias porque fueron dos años maravillosos con experiencias
que marcaron mi vida, de ustedes me llevo no sólo el recuerdo de lo compartido sino
la magia de lo aprendido. ¡Mil Gracias Gente!
VI
CONTENIDO
DEDICATORIA.................................................................................................................................................... II
AGRADECIMIENTOS ......................................................................................................................................... IV
CONTENIDO ..................................................................................................................................................... VI
ÍNDICE DE CUADROS ...................................................................................................................................... VIII
ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................................................... X
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS Y UNIDADES ............................................................................................... XII
RESUMEN ...................................................................................................................................................... XIII
ABSTRACT ....................................................................................................................................................... XV
I. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 17
1.1 JUSTIFICACIÓN .............................................................................................................................. 20
1.2 OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN ................................................................................ 22
II. MARCO CONCEPTUAL ..................................................................................................................... 24 2.1 CICLO HIDROLÓGICO ................................................................................................................................ 24 2.2 BALANCE HÍDRICO .................................................................................................................................... 25
2.2.1 Elementos del balance hídrico ........................................................................................................ 27 2.2.1.1 Precipitación ............................................................................................................................. 27 2.2.1.2 Escorrentía ................................................................................................................................ 28 2.2.1.3 Infiltración ................................................................................................................................. 29 2.2.1.4 Flujo lateral ............................................................................................................................... 29 2.2.1.5 Evaporación y evapotranspiración.............................................................................................. 30
2.3 MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO ...................................................................................................... 30 2.4 DESCRIPCIÓN DEL MODELO SWAT ............................................................................................................ 32 2.5 GESTIÓN INTEGRADA DEL RECURSO HÍDRICO (GIRH) ................................................................................. 33 2.6 CUENCA HIDROGRÁFICA ........................................................................................................................... 34 2.7 CUENCA HIDROLÓGICA ............................................................................................................................. 36 2.8 ZONAS DE RECARGA HÍDRICA.................................................................................................................... 36 2.9 CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS DE RECARGA HÍDRICA ................................................................................ 37
2.9.1. Zonas de recarga hídrica superficial ........................................................................................ 37 2.9.2. Zonas de recarga hídrica subsuperficial ................................................................................... 38 2.9.3. Zonas de recarga hídrica subterránea...................................................................................... 38
2.10 VULNERABILIDAD ................................................................................................................................ 38 2.11 DINÁMICA EN EL CAMBIO DE USO DE SUELO ........................................................................................ 40
III. METODOLOGÍA .............................................................................................................................. 42 3.1 Descripción general del área de estudio ................................................................................. 42
IV. LITERATURA CITADA ....................................................................................................................... 50
V. ARTÍCULO 1: DINÁMICA DE CAMBIO DE USO DE SUELO EN LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES CON
ÉNFASIS EN LAS ZONAS POTENCIALES DE RECARGA HÍDRICA DE LAS LOCALIDADES CORIS, GUATUSO Y
SAN ISIDRO, COSTA RICA ................................................................................................................. 56 4.1. INTRODUCCIÓN............................................................................................................... 58
VII
4.2. METODOLOGÍA ............................................................................................................... 59 4.2.1 Descripción general del área de estudio ......................................................................... 59 4.2.2 Descripción general del área de estudio ......................................................................... 59 4.2.3 Proceso metodológico ................................................................................................... 60 4.2.3.1 Mapa temporal de uso de suelo para la microcuenca del Río Purires ........................... 60 4.2.3.2 Identificación de zonas potenciales de recarga hídrica ................................................. 66 4.3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN .............................................................................................. 71 4.4. CONCLUSIONES ............................................................................................................. 101 4.5. LITERATURA CITADA ...................................................................................................... 102
VI. ARTÍCULO 2: DETERMINACIÓN DE VULNERABILIDAD EN ZONAS POTENCIALES DE RECARGA HÍDRICA
DE TRES LOCALIDADES DE LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES, COSTA RICA UTILIZANDO SWAT COMO
HERRAMIENTA DE ANÁLISIS ...........................................................................................................106 5.1 INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 107 5.2 METODOLOGÍA .............................................................................................................. 109 5.2.1 Descripción general del área de estudio ....................................................................... 109 5.2.2 Proceso metodológico ................................................................................................. 110 5.3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ............................................................................................. 117 5.4 CONCLUSIONES .............................................................................................................. 137
VII. RECOMENDACIONES .....................................................................................................................138
VIII. IMPLICACIONES PARA EL DESARROLLO...........................................................................................140
VIII
ÍNDICE DE CUADROS
CUADRO 1. CATEGORIZACIÓN DE USOS DE SUELO EN LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES .............................. 62
CUADRO 2. ILUSTRACIÓN DE UNA MATRIZ DE TRANSICIÓN PARA LOS PERIODOS T1 Y T2................................... 64
CUADRO 3. CARACTERÍSTICAS PARA IDENTIFICACIÓN DE CLASES TEXTURALES EN PRUEBAS DE CAMPO ........... 69
CUADRO 4. DINÁMICA DE CAMBIO DE USOS DE SUELO EN LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES DURANTE LOS
PERIODOS 1997 – 2011 ................................................................................................................. 73
CUADRO 5. VALORES QUE DETERMINAN TRANSICIONES PARA CADA CATEGORÍAS DE USO DE SUELO
MAPEADAS, SUPERFICIE EN HECTÁREAS ....................................................................................... 77
CUADRO 6. TRANSICIONES ENTRE CATEGORÍAS Y TIPOLOGÍA DE CAMBIO ........................................................ 80
CUADRO 7. MATRIZ DE PROBABILIDAD DE CAMBIO DE USO PARA CADA CATEGORÍA . AÑO2020 ..................... 85
CUADRO 8. SUPERFICIES POR CATEGORÍA MAPEADA PARA LOS AÑOS 1997, 2011 Y 2020 ................................ 86
CUADRO 9. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LAS NACIENTES IDENTIFICADAS PARA LAS LOCALIDADES DE
CORIS, GUATUSO Y SAN ISIDRO ..................................................................................................... 88
CUADRO 10. RESULTADOS DE MUESTRAS DE SUELOS PARA LA LOCALIDAD DE CORIS. LABORATORIO INTA ...... 91
CUADRO 11. RESULTADOS DE MUESTRAS DE SUELOS PARA LA LOCALIDAD DE GUATUSO. LABORATORIO CATIE
..................................................................................................................................................... 93
CUADRO 12.RESULTADOS DE MUESTRAS DE SUELOS PARA LA LOCALIDAD DE SAN ISIDRO. LABORATORIO INTA
..................................................................................................................................................... 95
CUADRO 13. VALORES QUE DETERMINAN TRANSICIONES PARA CADA CATEGORÍAS DE USO DE SUELO EN LAS
ZONAS DE CORIS, GUATUSO, SAN ISIDRO.SUPERFICIE EN HECTÁREAS ........................................... 96
CUADRO 14.PROCESOS DE CAMBIO LLEVADOS A CABO EN LAS LOCALIDADES EN ESTUDIO .............................. 99
CUADRO 15. CATEGORIZACIÓN DE USOS DE SUELO EN LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES. ..........................111
CUADRO 16. ESTACIONES METEROLÓGICAS EN LA ZONA DE ESTUDIO. ...........................................................113
CUADRO 17. ESCENARIOS MODELADOS CON SWAT PARA LAS LOCALIDADES EN ESTUDIO...............................114
CUADRO 18.INDICADORES PROPUESTOS PARA LA VALORACIÓN DE VULNERABILIDAD FRENTE AL CAMBIO DE
USO DE SUELO EN LAS LOCALIDADES DE CORIS, GUATUSO Y SAN ISIDRO. ....................................115
CUADRO 19. INDICADORES PROPUESTOS PARA LA VALORACIÓN DE VULNERABILIDAD FRENTE A VARIABILIDAD
CLIMÁTICA EN LAS LOCALIDADES DE CORIS, GUATUSO Y SAN ISIDRO. .........................................116
CUADRO 20. PARÁMETROS CLIMÁTICOS E HIDROLÓGICOS GENERADOS POR SWAT, BAJO DIFERENTES
ESCENARIOS PARA LA LOCALIDAD DE CORIS. UNIDADES EN MM. .................................................119
CUADRO 21. RECARGA POTENCIAL PARA GUATUSO Y SAN ISIDRO. UNIDADES EN MM. ...................................122
CUADRO 23. PONDERACIÓN PARA EL INDICADOR: SUPERFICIE DE ZPRH CUBIERTA POR PASTIZALES ...............123
IX
CUADRO 24. PONDERACIÓN DEL INDICADOR: SUPERFICIE DE ZPRH CUBIERTA POR ÁREAS URBANIZADAS .......124
CUADRO 25. PONDERACIÓN DE LA VARIABLE: SUPERFICIE DE ZPRH DENTRO DE ÁREAS SILVESTRES DE
PROTECCIÓN ...............................................................................................................................124
CUADRO 26. PONDERACIÓN DE LA VARIABLE: SUPERFICIE DE ZPRH BAJO ADMINISTRACIÓN DE ASADA ..........125
CUADRO 27. PONDERACIÓN PARA LA VARIABLE: ACCESIBILIDAD ....................................................................126
CUADRO 28. PONDERACIÓN PARA LA VARIABLE: FLUCTUACIÓN DE LA LÁMINA DE AGUAEN MM ...................126
CUADRO 29. PONDERACIÓN PARA LA VARIABLE: NIVEL DE APLICACIÓN DE LEYES EN ZONAS DE IMPORTANCIA
HÍDRICA .......................................................................................................................................127
CUADRO 30. PONDERACIÓN DEL INDICADOR: NIVEL DE APLICACIÓN DE LEGISLACIÓN PARA PROTECCIÓN
INMEDIATA A NACIENTES/MANANTIALES ....................................................................................129
CUADRO 31. PONDERACIÓN PARA EL INDICADOR: NIVEL DE APLICACIÓN DE PLAN REGULADOR .....................130
CUADRO 32. PONDERACIÓN PARA MEDIR EFECTIVIDAD DE LAS INSTITUCIONES PÚBLICAS VINCULADAS EN
PROCESOS DE ZONIFICACIÓN .......................................................................................................130
CUADRO 33.PONDERACIÓN DEL INDICADOR: NIVEL DE EFECTIVIDAD DE LAS OB .............................................131
CUADRO 34. PONDERACIÓN DE INDICADOR: FLUCTUACIÓN INTERANUAL DE LLUVIAS ....................................132
CUADRO 35. PONDERACIÓN PARA INDICADOR: NIVEL DE FLUCTUACIÓN EN CAUDALES CAPTADOS ................132
CUADRO 36. PONDERACIÓN DEL INDICADOR: CANTIDAD DE AGUA PARA ABASTECIMIENTO DE POBLACIÓN
BENEFICIARIA ..............................................................................................................................133
CUADRO 37. PONDERACIÓN DEL INDICADOR: NÚMERO DE PROYECTOS DIRIGIDOS A LA PROTECCIÓN DE ZPRH
BAJO TEMAS DE VARIABILIDAD CLIMÁTICA ..................................................................................134
CUADRO 38. FACTOR DE PONDERACIÓN PARA CADA INDICADOR IDENTIFICADO ............................................135
CUADRO 39. CONTRIBUCIÓN DE CADA INDICADOR A LA VULNERABILIDAD TOTAL. .........................................136
X
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. ILUSTRACIÓN DEL CICLO HIDROLÓGICO ........................................................................................... 25
FIGURA 2. MAPA DE UBICACIÓN DE LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES ......................................................... 43
FIGURA 3. PRECIPITACIÓN PROMEDIO MENSUAL. ESTACIÓN LINDA VISTA ....................................................... 44
FIGURA 4. USOS DEL SUELO DE LA MICROCUENCA PURIRES PARA EL AÑO 2011 ............................................... 47
FIGURA 5. USOS DE SUELO DE LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES, PERIODO 2011 ......................................... 48
FIGURA 6. MAPA DE UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ............................................................................... 60
FIGURA 7.METODOLOGÍA EMPLEADA PARA IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MANANTIALES ............. 67
FIGURA 8. DESCRIPCIÓN TEÓRICA DE IDENTIFICACIÓN DE LAS ZONAS DE RECARGA HÍDRICA A PARTIR DE LA
LOCALIZACIÓN DE MANANTIALES. .................................................................................................. 68
FIGURA 9. USOS DE SUELO DE LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES PERIODOS 1997 Y 2011 ............................. 71
FIGURA 10.RELACIÓN ENTRE VALORES DE PERSISTENCIA, GANANCIA Y PÉRDIDA PARA LAS 11 CATEGORÍAS
IDENTIFICADAS ............................................................................................................................... 74
FIGURA 11.A) DINÁMICA DE PÉRDIDA Y GANANCIA NETA (HAS) Y B) TASA DE CAMBIO (EN PORCENTAJE) DE LAS
CATEGORÍAS IDENTIFICADAS EN LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES ............................................. 77
FIGURA 12. PROCESOS DE CAMBIO A NIVEL DE LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES ........................................ 82
FIGURA 13. TRANSICIÓN DESDE LA CATEGORÍA “INVERNADEROS” A “PASTIZALES” .......................................... 83
FIGURA 14.TRANSICIÓN DESDE LA CATEGORÍA “PASTIZALES” A “CULTIVOS ANUALES, CULTIVOS PERENNES Y
ZONAS URBANIZADAS” ................................................................................................................... 84
FIGURA 15. USOS DE SUELO DE LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES PERIODOS 2011 Y 2020 ........................... 87
FIGURA 16. DELIMITACIÓN DE ZONAS POTENCIALES DE RECARGA PARA LAS LOCALIDADES CORIS, GUATUSO Y
SAN ISIDRO .................................................................................................................................... 90
FIGURA 17. DINÁMICA DE PÉRDIDA Y GANANCIA NETA (HAS) DE LAS CATEGORÍAS IDENTIFICADAS EN ZPRH
PARA EL PERIODO 1997-2011 A) CORIS; B) GUATUSO; C) SAN ISIDRO .............................................. 98
FIGURA 18. MODELO DE DEFORESTACIÓN APLICADO A LAS ZONAS POTENCIALES DE RECARGA DE CORIS,
GUATUSO Y SAN ISIDRO ................................................................................................................. 99
FIGURA 19. DINÁMICA DE USO DE SUELO EN LAS ZONAS POTENCIALES DE RECARGA HÍDRICA DURANTE 1997,
2011 Y 2020. .................................................................................................................................100
FIGURA 20. MAPA DE UBICACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO ............................................................................110
FIGURA 21. NIVELES DEL POTENCIAL DE RECARGA HÍDRICA PARA TRES LOCALIDADES DE LA MICROCUENCA DEL
RÍO PURIRES BAJO CUATRO ESCENARIOS BIOFÍSICOS EN MM ........................................................117
XI
1: USO DEL SUELO 2011/ CLIMA NORMAL; 2: USO DEL SUELO 2020/CLIMA NORMAL; 3: USO DEL SUELO
2020/CLIMA – PRECIS-; 4:USO DEL SUELO 2020/CLIMA-ECHAM5-. .................................................117
FIGURA 22.NIVELES DE RECARGA HÍDRICA EN LA LOCALIDAD DE CORIS BAJO DIFERENTES ESCENARIOS. .........118
FIGURA 23. NIVELES DE RECARGA HÍDRICA EN CORIS BAJO DIFERENTES ESCENARIOS MODELADOS ................119
FIGURA 24. A) POTENCIAL DE RECARGA EN GUATUSO Y B) POTENCIAL DE RECARGA EN SAN ISIDRO BAJO
CUATRO ESCENARIOS BIOFÍSICOS ..................................................................................................120
FIGURA 25. NIVELES DE RECARGA DE LAS LOCALIDADES GUATUSO Y SAN ISIDRO BAJO CUATRO ESCENARIOS
BIOFÍSICOS ....................................................................................................................................121
CUADRO 22. PONDERACIÓN PARA EL INDICADOR: SUPERFICIE DE ZPRH CUBIERTA POR BOSQUES SECUNDARIOS
.....................................................................................................................................................123
FIGURA 26. FLUCTUACIÓN (EN PORCENTAJE) ANUAL DE PRECIPITACIÓN Y TEMPERATURAS MÁXIMA Y MÍNIMA
EN LA MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES CON RESPECTO A LA MEDIA REGISTRADA PARA EL PERIODO
1952 - 2009. ESTACIÓN LINDA VISTA (IMN) ....................................................................................131
XII
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS Y UNIDADES
ARCAL Acuerdo Regional de Cooperación para la promoción de la Ciencia y
Tecnología Nucleares en América Latina y El Caribe
ASADA Asociación Administradora de Acueductos y Alcantarillados Rurales
AyA Instituto Costarricense de Acueductos y Alcantarillados (Costa Rica)
BID Banco Interamericano de Desarrollo
CENIGA Centro Nacional de Información Geoambiental (Costa Rica)
CEPAL Comisión Económica para América Latina y El Caribe
COMCURE Comisión para el Ordenamiento y Manejo de la Cuenca Alta del Río
Reventazón.
COMPURIRES Comisión Pro-Cuenca del Río Purires (Costa Rica)
ENOS Fenómeno del Niño Oscilación del Sur
FAO Organización para la Alimentación y Agricultura
GAM Gran Área Metropolitana
GIRH Gestión Integrada del Recurso Hídrico
GWP Global Water Partnership
HRU Unidades de Respuesta Hidrológica
ICE Instituto Costarricense de Electricidad (Costa Rica)
IGN Instituto Geográfico Nacional (Costa Rica)
IMN Instituto Meteorológico Nacional (Costa Rica)
IPCC Panel Intergubernamental del Cambio Climático
MINAE Ministerio del Ambiente y Energía (Costa Rica)
PNUD Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo
PREVDA Programa Regional para la Reducción de la Vulnerabilidad y la Degradación
Ambiental (Costa Rica)
PRODUS Programa de Investigación y Desarrollo Urbano Sostenible (Costa Rica)
ProGAI Programa Institucional de Gestión Ambiental Integral de la Universidad de
Costa Rica
SEMARNAT Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (México)
SENARA Servicio Nacional de Aguas Subterráneas Riego y Avenamiento (Costa Rica)
SICA Sistema de Integración Centroamericano
SMA Secretaría de Medio Ambiente (México)
SNET Servicio Nacional de Estudios Territoriales (El Salvador)
SWAT Soil and Water Assessment Tool
UCR Universidad de Costa Rica
UE Unión Europea
UNESCO Organización de las Naciones Unidas para la Educación , la Ciencia y la Cultura
ZPRH Zonas Potenciales de Recarga Hídrica
XIII
RESUMEN
Samaniego, N. 2013. Análisis de vulnerabilidad en zonas potenciales de recarga hídrica
por efectos de cambios de uso de suelo y por variabilidad climática en la Microcuenca del
Río Purires, Costa Rica. Tesis Mag. Sc. Turrialba, CR. CATIE. 143 p.
Palabras clave: Vulnerabilidad, zonas de recarga hídrica, SWAT, cambio de uso de suelo
El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo evaluar el nivel de vulnerabilidad de
las zonas potenciales de recarga hídrica de las localidades Coris, Guatuso y San Isidro
pertenecientes a la microcuenca del Río Purires ubicada en el cantón de Cartago, Costa Rica.
El análisis se efectuó frente a dos tipos de amenazas: cambios de uso de suelo y vulnerabilidad
climática.
Para determinar la incidencia del primer factor de amenaza, se realizó la identificación y
delimitación de las zonas potenciales de recarga hídrica para cada una de las localidades, las
mismas que fueron establecidas en base a análisis cartográfico y obtención de información de
campo. Para determinar la dinámica de uso de suelo se realizó el análisis multitemporal en
base a la metodología propuesta por Pontius et al (2004) y mediante el uso de el software
IDRISI (Selva) se modeló el cambio de uso de suelo para el año 2020.
De manera general, se pudo evidenciar que a nivel de cuenca y de las zonas potenciales de
recarga hídrica de la localidad de Coris existe una importante exposición a procesos de
deforestación y cambio de uso de suelo entre categorías de tipo productivo. En relación a los
cambios generados, la transición más importante se da entre bosque y pastizales. A nivel de la
microcuenca, la superficie que migra desde la categoría 1 a la categoría 2 es correspondiente a
266 has que equivale al 10% del total del área final de PZ. Este tipo de transición es
generalizado sin embargo existe una mayor concentración en la zona sur oeste entre los
poblados Tablón, Patio de agua y Palo blanco. Mientras que para el 2020, la mayor pérdida se
dio en la categoría de bosques con un aproximado de 114 has y la categoría que tuvo mayor
incremento fueron las áreas urbanizadas, principalmente en las zonas bajas de la microcuenca.
Por otro lado, para la zona de San Isidro la tendencia está direccionada a un aumento en la
cobertura, aproximadamente el 63% de la superficie en análisis corresponde a ganancia de las
categorías charrales y bosques secundarios. Por su lado Guatuso pierde bosque pero en
pequeñas extensiones, y lo que se destaca en esta localidad es el alto nivel de estabilidad a
nivel de las categorías mapeadas, principalmente del bosque (80%).
XIV
Para la determinación de la influencia de variabilidad climática, se utilizó SWAT como
herramienta de análisis. La modelación se realizó únicamente a nivel de zonas de recarga
hídrica de las localidades en mención, pues la limitante de datos, no permitió generalizar el
análisis para toda la microcuenca.
El principal resultado obtenido, está referido al nivel de influencia que generan los aumentos
de temperatura y disminución de lluvias sobre las zonas de interés, de manera general el
patrón de recarga es afectado negativamente en un aproximado de 13% con respecto a los
niveles que presenta en los años bases (2011 y registro climático correspondiente 1952-2009).
Coris se ve afectada en la zona más alta y los niveles de recarga disminuyen de un promedio
general 987,60 mm a 859,28mm.
Para el análisis de vulnerabilidad, se partió de la construcción de indicadores cualitativos y
cuantitativos en base a la tipología que establece Wilches-Chaux (1989), se obtuvieron 16
indicadores totales, 12 para determinar el grado de vulnerabilidad por cambios de uso de suelo
y 4 para determinar la vulnerabilidad por efectos de cambios en los patrones climáticos.
A pesar de que el grado de vulnerabilidad dio un valor bajo (17%). Los indicadores que
determinan mayor nivel de contribución están referidos al aspecto legal /institucional, es decir,
a pesar de la amplia gama de leyes y normativas existentes en materia de agua, la dispersión y
duplicidad de roles entre las instituciones vinculadas al manejo y gestión de los recursos
hídricos, así como la escaza aplicabilidad de los mecanismos de control, dificultan la
aplicación eficaz y eficiente de la normativa vigente.
XV
ABSTRACT
Samaniego, N. 2013. Analysis of vulnerability in areas with potencial water recharge by
effects of land use changes and climate variability in the watershed of Rio Purires, Costa
Rica. Thesis Mag. Sc. Turrialba, CR. CATIE. 138p.
Keywords: Vulnerability, water recharge areas, SWAT, land use change
The present research aimed to assess the level of vulnerability of areas with potential water
recharge in Coris, Guatuso, and San Isidro; locations which belonging to Purires River
watershed located in the city of Cartago, Costa Rica.
The analysis was conducted with two types of threats: changes in land use and climate
vulnerability.
To determine the incidence of the first threat factor, the identification and delineation of
potential areas of water recharge for each of the locations was conducted the same that were
established based on map analysis and field data collection. To determine the dynamics of
land use multitemporal analysis was conducted based on the methodology proposed by
Pontius et al. (2004) and by using IDRISI (Selva) software, the change in land use for year
2020 was modeled.
In general, it was evident that at the level of watershed and areas with potential water recharge
in the location of Coris there is significant exposure to deforestation processes and land use
change between productive type categories. In relation to the changes generated, the most
important transition occurs between forest and pastures. At the watershed level, the surface
changing from category 1 to category 2 equals to 266 has., representing 10% of total final area
of PZ. This type of transition is widespread; however, there is a higher concentration in the
south west zone between the locations Tablon, Patio de Agua and Palo Blanco. While for
2020, the biggest loss was in the category of forest with approximately 114 has. and the
category that had the greatest increase was urbanized areas, mainly in the lower parts of the
watershed.
On the other hand, for San Isidro the trend is directed to an increase in coverage,
approximately 63% of the surface under analysis corresponds to increasement of the
categories, bushes and secondary forests. Meanwhile Guatuso loses forest but in short
extensions, and what stands out in this area is the high level of stability at level of the mapped
categories, primarily forest (80%).
XVI
To determine the influence of climate variability, SWAT software was used as an analysis
tool. The modeling was performed only at the level of water recharge areas of the locations
mentioned, because the limitation of data, did not allow to generalize the analysis for the
entire watershed.
The main result obtained refers to the level of influence generated by the increases of
temperature and the decrease in rainfall over the areas of interest, generally the pattern of
recharge is affected negatively by approximately 13% compared to the levels seen in the base
years (2011 and climate record for1952-2009). Coris is affected in the highest zone and levels
of recharged diminish in a general average from 987.60 mm to 859.28 mm.
The analysis of vulnerability, started with the construction of qualitative and quantitative
indicators based on the typology established by Wilches-Chaux (1989), 16 total indicators
were obtained, 12 to determine the degree of vulnerability by land use changes and 4 to
determine the vulnerability by effects of changing weather patterns.
Although the degree of vulnerability gave a low value (17%). Indicators that determine higher
level of contribution are related to the legal/institutional aspect, ie, despite the wide range of
existing laws and regulations on the matter of water, the dispersion and duplication of roles
between the institutions involved in management and administration of water resources, also
the scarce applicability of control mechanisms, difficult the successful and efficient
application of the existing legislation.
17
I. INTRODUCCIÓN
El agua es uno de los recursos estratégicos de mayor importancia a nivel mundial, no sólo
porque de éste depende la subsistencia de la población humana, sino también el desarrollo de
los ecosistemas, sin embargo, desde hace varias décadas se vive un momento de crisis por la
escasez del recurso, pero esta carestía entendida no como la disminución de agua en términos
netos de volumen, sino una escasez concebida por la desigualdad en cuanto al acceso físico1,
económico y/o político-institucional (Pérez y Valenzuela 2006; PNUD 2006; Escribano 2007).
Las cifras que manejan los organismos internacionales, determinan que la desigualdad de
acceso puede ser evidenciado bajo indicadores tales como el consumo per cápita de agua. El
PNUD en su informe 2011 establece que en países con índices de desarrollo “alto y muy alto”
tales como: Costa Rica, EEUU, Australia, Noruega, el consumo promedio asciende a
425 litros diarios, cifra que supera en más de seis veces al de los países con índices de
desarrollo bajo (Nigeria, Haití, Liberia), donde el promedio llega a 67 litros al día (PNUD
2011).
Los informes técnicos de UNESCO, PNUD, FAO también evidencian que factores adicionales
al acceso, inciden de manera negativa en el suministro del recurso. Uno de estos factores está
relacionado a la sobrexplotación de las fuentes que proveen de agua. De manera general, la
tasa de extracción de agua es mucho mayor que la capacidad natural de recarga de los
acuíferos; datos estiman que en promedio se extrae más del 50% del ritmo natural de recarga
y, aunque estos datos corresponden a los países de Medio Oriente, se deduce que la tendencia
es similar a nivel planetario(UNESCO 2006; PNUD 2011).
Así mismo, FAO2en el reporte del 2007, estimaba que hasta esta fecha el total de países con
problemas de escasez de agua ascendía a 93, diez de ellos con una situación crítica por el uso
inadecuado del recurso, mientras que países como: India, Yemen, Egipto, Somalia, Nigeria,
Sudán, Mauritania, presentaban un escenario de estrés hídrico, ya que la explotación del
recurso superaba en un aproximado del 20% del total disponible (FAO 2007).
Esta situación de sobrexplotación, inequidad en el acceso, también se ve agravada por la
paulatina disminución de la calidad del agua. Fuertes y Villena (2004), PNUD (2006), (PNUD
2011) indican que existen millares de personasen el mundo que viven privadas de agua de
1 Tan sólo para hacer referencia a este punto, el PNUD (2006), indica que por ejemplo en la India (un país con escasez del
recurso) se extrae agua durante las 24 horas para satisfacer la demanda de los agricultores con alto poder económico, mientras gran parte de la población depende de las lluvias para abastecerse de agua. mientras que gran parte de la
población depende de las lluvias para abastecerse de agua. 2 Se considera que el recurso empieza a ser una limitante cuando la disponibilidad del mismo es menor a 1000 m3/per cápita
al año según la FAO 2007 y de 1700 m3/per cápita/año según la GWP 2011.
18
buena calidad, con lo cual se profundiza los problemas de pobreza así como la limitación al
acceso del agua segura de esta población, esto a su vez incide negativamente con las metas
planteadas por las Naciones Unidas en el 2000 y los objetivos establecidos para su
consecución (erradicación del hambre y la pobreza, la educación primaria universal, la
igualdad de género, reducir la mortalidad infantil y materna, la detención del avance del
VIH/SIDA, paludismo y tuberculosis y la sostenibilidad del medio ambiente).
Centroamérica a pesar de ser una de las regiones con mayor oferta hídrica (723 072 Mm3/año)
y con un porcentaje de aprovechamiento del recurso relativamente bajo (menos 10% del total
del recurso a nivel de toda la región excepto Costa Rica), presenta problemas en cuanto a la
dotación de agua para usos múltiples; la irregularidad de la distribución de lluvias en términos
espaciales y temporales, la incipiente infraestructura de almacenamiento/distribución, así
como factores sociales tales como la desigualdad en el acceso, ineficiencia en el manejo y
gestión del recurso y los contrastes que existen en cuanto a concentración
poblacional3,disminuyen la capacidad para gestionar el recurso de manera socialmente justa
(GWP 2011).
Esta tendencia se replica a nivel de cada uno de los países de la región. Para este estudio se
hará referencia exclusivamente al estado de los recursos hídricos en Costa Rica, en donde
históricamente, el agua como recurso ha sido eje principal en el desarrollo social, económico y
cultural del país. Por su ubicación geográfica y condiciones climáticas, Costa Rica cuenta con
una riqueza hídrica excepcional, el informe del GWP del 2011, indica que sus 34 cuencas
hidrográficas y 58 acuíferos otorgan al país un lugar preferencial en cuanto al ranking mundial
de países con mayor oferta de agua dulce disponible por habitante (29 579 m3/hab/año).
No obstante, al parecer esta condición no es suficiente a la hora de suplir las necesidades de la
población en términos de suministro de agua(Jiménez y Galizia s.f). Las proyecciones indican
que para el 2020 esta demanda puede alcanzar una cifra equivalente al 35% de la
disponibilidad actual, por lo tanto bajo este escenario la cantidad de recurso hídrico de tipo
superficial no es suficiente para suplir la demanda existente por lo cual, las fuentes de agua
subterránea se tornan de vital importancia (BID 2010).
En la actualidad los acuíferos constituyen un patrimonio para el desarrollo del país, pues el
88% del agua para satisfacer la demanda de usos consuntivos4provienen de fuentes
3 Las dos terceras partes de la población centroamericana se encuentra ubicada en la vertiente del Pacífico en
donde se encuentra el 30% de aguas superficiales, mientras que la tercera parte de la población se ubica en la
zona correspondiente a la vertiente del Caribe donde se encuentra concentrado el 70% restante de los recursos
hídricos superficiales (GWP 2011) 4 Corresponde al agua que no se devuelve inmediatamente al ciclo hidrológico, por ejemplo: el riego.
19
subterráneas (MINAET 2008; BID 2010). Territorialmente las extracciones de agua para
consumo humano y las requeridas para uso industrial, se concentran alrededor del Gran Área
Metropolitana (GAM) que corresponde a la zona más poblada de Costa Rica y en donde se
suple el 65% de la demanda de agua mediante la utilización de pozos.
Por otra parte, se puede añadir que adicional a estos factores, pues ésta también depende de un
sinnúmero de procesos interconectados que se llevan a cabo dentro y entre cuencas
hidrográficas, por ejemplo, la calidad y cantidad de agua que surten estas fuentes depende del
grado de deterioro de las zonas de recarga hídrica. Estas zonas que están generalmente en las
cabeceras de las cuencas o en las partes medias y cuya función es recargar los acuíferos, por
los factores antes mencionados son objeto de fuertes procesos de degradación, pérdida y
contaminación.
A partir de los años 80’s, el fenómeno de la reforma agraria, motivada por incentivos
principalmente de tipo político-económico, tuvo fuertes repercusiones en el país, pues este fue
el desencadenante de una acelerada expansión de la frontera agrícola en la cual se destinaron
extensas áreas con vocación forestal para la agricultura y ganadería (BID 2010). Estos proceso
de deforestación y sobrexplotación de los recursos naturales (incluida la extracción de madera)
generada a partir de los modelos de desarrollo de tipo extractivista han ocasionado altos costes
ambientales.
Costes que se ven reflejados en modificaciones de las propiedades físico-química e
hidrodinámica de los suelos (Rubio 2005), resultando en la alteración en la capacidad de
infiltración, conductividad hidráulica, aumento de la escorrentía superficial y la disminución
de la calidad y cantidad de agua, así como el incremento en los conflictos por el uso del agua,
sobre todo durante la época seca debido a la alta demanda del recurso para actividades
agropecuarias, reduciendo las posibilidades de consumo de las poblaciones o comunidades
más pobres y de los pequeños productores (Boza 2007; Andrade y Larco 2010; Ruiz 2010;
GWP 2011).
De manera paralela, es importante destacar que también los cambios ocasionados por la
variabilidad interanual del clima, cuya ocurrencia está relacionada en gran medida con el
fenómeno de El Niño Oscilación del Sur (ENOS),tienen influencia en la disponibilidad del
recurso (Magaña et al. 1997).Informes en los que se analiza la situación climática del país,
indican que las tendencias de este fenómeno podrían generar modificaciones en el régimen y
distribución espacial de las precipitaciones, así por ejemplo, para la vertiente del Caribe se
estima que la variabilidad climática podría ocasionar el aumento de meses secos, mientras que
para la región del Pacífico y Valle Central se estima un adelanto en las precipitaciones (IMN
2008; IMN 2011),esta fluctuación en los patrones climáticos, de manera adicional genera
20
cambios en otros componentes de los ecosistemas los mismos que incluyen considerables
variaciones en la humedad de suelos y aire con alteraciones en los procesos de
evapotranspiración y recarga de acuíferos, agudización de las sequías así como alteración de
las cuencas hidrológicas, principalmente en cuanto al régimen y distribución de escurrimientos
superficiales.
1.1 JUSTIFICACIÓN
El crecimiento acelerado de la población, la degradación de los ecosistemas, los cambios de
uso del suelo así como las variaciones climáticas, crean fuertes desequilibrios ambientales que
pueden llegar a tener efectos negativos sobre cantidad y calidad de agua (Boza 2007, GWP
2011, PNUD 2011).Estos procesos y sus efectos han sido debidamente documentados a nivel
del país en diferentes investigaciones, sin embargo, esta escala de documentación muchas
veces no satisface las necesidades reales de información para la toma de decisiones en los
ámbitos más locales.
Es fundamental disponer de datos e información sobre el estado y tendencias de los recursos
hídricos para efectuar una acertada gestión del agua y un eficaz suministro hacia los diferentes
sectores demandantes del recurso, así como también, generar este tipo de información es
importante para definir acciones/estrategias a seguir en miras del uso sostenible del recurso.
Bajo el esquema antes descrito (escaza información para una adecuada gestión) y, luego de un
proceso de planificación y negociación entre la Unión Europea (UE) y el Sistema de
Integración Centroamericano (SICA),en el 2007 se crea el Programa Regional para la
Reducción de la Vulnerabilidad y la Degradación Ambiental (PREVDA), cuyo objetivo
primordial es planificar y ejecutar acciones bajo tres ejes básicos de intervención: protección
del recurso hídrico, protección del ambiente y reducción del riesgo ;tomando como unidad de
intervención la cuenca hidrográfica.
En este contexto se toma como cuenca modelo para Costa Rica la cuenca del Río Reventazón
Parismina, pues ésta se constituye en la tercera unidad hidrográfica de mayor extensión a nivel
del país y una de las más importantes a nivel socio-económico, ya que en esta zona se
desarrollan importantes actividades productivas/industriales de gran incidencia nacional, tales
como: generación de hidroelectricidad, producción agroindustrial, producción cementera,
entre otras; no obstante también estas actividades se constituyen en factores que generan
fuertes presiones sobre los recursos naturales, principalmente sobre la fuentes de agua
(PREVDA 2008; PRODUS 2011).
21
Siendo la cuenca del Río Reventazón – Parismina una cuenca estratégica para el desarrollo
económico del país, el desbalance de información, de inversión, organización y participación
ciudadana entre la zona alta, media y baja ha sido uno de los aspectos de mayor preocupación,
pues éstas se constituyen en limitantes de los proceso de gestión hídrica (PREVDA 2008). En
este sentido, surgen varias iniciativas tendientes a contrarrestar esta situación.
Así para el año 2007, la Universidad de Costa Rica, en el marco del Proyecto ARCAL, incluye
dentro del Programa de Gestión Ambiental Integral un componente nacional denominado
“Gestión Integrada del Recurso Hídrico en la microcuenca del Río Purires, cuenca del Río
Reventazón, Costa Rica” con la finalidad de integrar esfuerzos institucionales y locales que
permitan contribuir al desarrollo social y ambiental de esta unidad hidrográfica. El objetivo a
corto y mediano plazo está dirigido a que la población se involucre y fortalezca sus
capacidades en temas ambientales y de manejo de la microcuenca, para en un periodo
posterior contar con elementos que les permita realizar una gestión adecuada de sus recursos
desde lo local/comunitario (ARCAL 2008).
Bajo estos lineamientos se conforma a su vez, la Comisión Pro-Cuenca del Río Purires
(COMPURIRES), ésta es una instancia de participación y de toma de decisiones en proceso de
consolidación formal que se inició en el año 2007 y que en la actualidad se encuentra
constituida por varias instituciones gubernamentales, privadas, la academia y miembros de la
sociedad civil que trabajan por mejorar las condiciones de la población bajo los principios que
promulga la Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH).
A partir de la conformación de esta comisión se realizó el diagnóstico participativo de la
microcuenca, en donde se han identificado algunos aspectos sobre la situación ambiental de
esta unidad hidrográfica, aquí se puede destacar que aspectos como la falta de planificación,
regulación y ordenamiento territorial, han contribuido considerablemente en el proceso de
degradación ambiental de la zona, principalmente del recurso hídrico y sus ecosistemas
asociados.
Aunque si bien es cierto, en la actualidad no existen conflictos por suministro del recurso, no
se conoce la real oferta hídrica de la microcuenca así como del estado y grado de
susceptibilidad de las zonas de recarga hídrica. Es bajo este contexto y considerando las líneas
de acción del Programa de Gestión Ambiental de la Universidad de Costa Rica, que se llevó a
cabo el presente trabajo de investigación con tres de las nueve ASADAS que forman parte de
la microcuenca: Coris, Guatuso y San Isidro. Estas localidades se ubican en la zona media-alta
de la microcuenca del río Purires y de manera general son entidades pequeñas que
suministran agua a poblaciones no mayores de 4000 habitantes.
22
1.2 OBJETIVOS Y PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN
General:
Analizar la vulnerabilidad de las zonas de recarga hídrica por cambios históricos del uso de
suelo y bajo condiciones de variabilidad climática, de manera que se contribuya con
herramientas técnicas que permitan definir estrategias y acciones para su gestión sostenible.
Específicos:
Identificar las zonas potenciales de recarga hídrica para las comunidades de Coris,
Guatuso, San Isidro en la Microcuenca del Río Purires.
¿En dónde se encuentran ubicadas y qué características presentan las zonas
potenciales de recarga hídrica en las comunidades en estudio?
¿Los pobladores de estas comunidades han delimitado las zonas de recarga
hídrica, cuáles han sido los elementos/criterios empleados para la identificación
de estas zonas?
Evaluar los efectos ocasionados por el cambio histórico del uso de suelo en las zonas
potenciales de recarga hídrica a nivel de las comunidades Coris, Guatuso, San Isidro.
¿Cuál ha sido la dinámica del uso de suelo en el periodo comprendido entre
1997 – 2011, a nivel de las zonas potenciales de recarga hídricas para las
comunidades de Coris, Guatuso, San Isidro.
¿Cuáles podrían ser los posibles efectos de los cambios en el uso del suelo
sobre la recarga hídrica en la zona de estudio?
¿Cómo y en qué medida está o no afectando el cambio del uso de suelo en el
potencial de recarga de las ZR?
¿Cuáles de los usos de suelo identificados genera menor o mayor presión sobre
las zonas de recarga hídrica?
Analizar la posible influencia de la variación climática sobre las zonas potenciales de
recarga hídrica en la microcuenca del río Purires a partir de la construcción de
escenarios con AVSWAT.
¿Cuál es el potencial de recarga en la zona de estudio?
¿Cómo se relaciona y qué efectos puede tener la variación de la precipitación y
temperatura sobre la recarga hídrica en la zona de estudio?
23
Existe alguna tendencia que determine efectos negativos o positivos sobre el
potencial de recarga de las zonas identificadas
Determinar la vulnerabilidad de las zonas de recarga hídrica por efectos del cambio en
el uso del suelo y por variabilidad climática.
¿Cuál es el nivel de vulnerabilidad al que están expuestas las zonas de recarga
hídrica por efecto del cambio de uso de suelo y de variabilidad climática?
¿Cuáles son los indicadores que permiten determinar la vulnerabilidad global
de la zona de recarga hídrica?
¿Conocen los productores/pobladores de la comunidad los riesgos a los cuales
están expuestas las zonas de recarga hídrica por los factores en estudio
(cambios en los patrones climáticos/uso de suelo? ¿Cuáles son los factores de
mayor incidencia y qué medidas o acciones de prevención, preparación o
rehabilitación se deben tomar para reducir esta vulnerabilidad?
24
II. MARCO CONCEPTUAL
En el siguiente apartado se describen las bases conceptuales sobre las que se enmarca el
presente trabajo de investigación.
2.1 CICLO HIDROLÓGICO
El ciclo hidrológico, es un concepto teórico, que corresponde a “un modelo o idealización del
movimiento, distribución y circulación general del agua en la Tierra”, su fundamento es que
toda gota de agua, en cualquier momento en que se considere, recorre un circuito cerrado, sin
embargo a pesar de que el concepto es bastante simple, el fenómeno es enormemente
complejo e intrincado (Maderey y Jiménez 2005).
Según Chow et al. (1994), este concepto indica de manera general la circulación del agua, que
supone los diferentes cambios que sufre el agua en la hidrósfera y que obedece a leyes físicas.
Este ciclo es un proceso continuo, no tiene ni principio ni fin, por lo tanto, su descripción
puede empezar en cualquier punto; pero en mucho de los casos se suele asumir su comienzo
cuando las moléculas de vapor de agua son transportadas a la atmósfera mediante las
corrientes de aire, estas moléculas ascienden hasta cierta altura, en donde por efecto de la
temperatura, se condensan y caen hacia la tierra en forma de precipitación. El agua precipitada
puede ser interceptada por la vegetación, convertirse en flujo superficial sobre el suelo,
infiltrarse en él, o correr a través del suelo como flujo subsuperficial y descargar en los ríos
como escorrentía superficial.
La mayor parte de agua interceptada y de escorrentía superficial regresa a la atmósfera
mediante la evaporación. El agua infiltrada puede percollar someramente y dar lugar al
nacimiento de manantiales, participar eventualmente en el ciclo de recarga o; percollar
profundamente hacia los acuíferos de donde se desliza hacia los ríos para formar parte de la
escorrentía superficial, finalmente fluye hacia el mar o se evapora en la atmósfera a medida
que el ciclo hidrológico continúa (Chowet al. 1994; SMA 2000; Maderey y Jiménez 2005).
Con los elementos expuestos anteriormente se puede considerar que, el ciclo del agua
evoluciona en cuatro medios diferentes: atmósfera, aguas superficiales, superficie del suelo y
subsuelo además, se pueden establecer perfectamente tres campos: aguas atmosféricas, aguas
superficiales y aguas subterráneas(Seóanez 2002).
25
Figura 1. Ilustración del ciclo hidrológico
Fuente: Maderey y Jiménez 2005 p. 12
2.2 BALANCE HÍDRICO
En todo sistema o subsistema del ciclo hidrológico se puede relacionar las cantidades de agua
que circulan por el ciclo mediante la ecuación del balance hidrológico (Campos 1998). Este
balance se basa en la aplicación del principio de la conservación de masas o ecuación de la
continuidad, la cual establece que para cualquier volumen arbitrario y durante cualquier
periodo de tiempo, la diferencia entre las entradas y salidas estarán condicionadas por la
variación del volumen de agua almacenada (Jiménez 2003 citado en Salas 2011).
Es importante tener en consideración, que el balance hídrico tiene un espectro muy amplio, se
puede estudiar a nivel de una muestra de suelo hasta una cuenca hidrográfica, es flexible en el
tiempo, es decir, se puede evaluar de manera diaria, mensual o anual. Este proceso está muy
ligado al balance energético, pues participan en él procesos que consumen energía, como la
evaporación. En sí, el cálculo del balance hídrico es de mucha utilidad cuando se desea
cuantificar cambios en las reservas de agua de la unidad en estudio (Seóanez 2002).
De acuerdo con Maderey y Jiménez (2005), este proceso tiene dos fases, una activa y una
pasiva. La parte activa está directamente relacionada con las salidas de agua del sistema y
comprende tanto al escurrimiento como a la evaporación. Simultáneamente, en la parte pasiva
26
(relacionada con las entradas de agua en el sistema de análisis) están dos fuentes
fundamentales: precipitaciones verticales y horizontales u ocultas5, éstas últimas en general
son de escasa importancia, pero que en ciertos casos (bosques de neblina), estos procesos
intervienen de manera decisiva en el balance hídrico.
La cuantificación del balance hídrico es normalmente complicada, pues la falta de medidas
directas, la variación espacial de las variables (tales como precipitación, evapotranspiración),
las pérdidas profundas (a acuíferos) y las variaciones del agua almacenada son una limitación
en este proceso, sin embargo, como respuesta a estas dificultades, de manera general se
admiten dos premisas: la primera supone que las pérdidas profundas son despreciables (se
considera que una cuenca es impermeable) y la segunda admite que las variaciones del agua
almacenada en la cuenca hidrográfica son despreciables para un periodo normalmente largo
(Faustino 2012).
Así, una forma práctica de calcular el balance hídrico en una cuenca, es considerar que el agua
entra, se almacena y sale de la cuenca de acuerdo a la siguiente expresión matemática:
Ecuación 1. Cálculo del balance hídrico
De donde, SWt es el contenido de agua en el suelo en el día t medido en mm; SW es la
cantidad inicial de contenido de agua en el suelo (mm); t es el tiempo en días; R la
precipitación diaria (mm), Q la cantidad de escorrentía diaria (mm), ET evapotranspiración
diaria (mm), P percolación diaria (mm) y QR el flujo de retorno o flujo base (mm) (Bonini y
Guzmán 2003).
Dado que el balance hídrico presenta un diagnóstico de las condiciones reales del recurso
hídrico en un área en particular, su cálculo permite tomar medidas y establecer lineamientos y
estrategias para la protección y utilización de una manera integrada del recurso, de tal forma
que se garantice su disponibilidad tanto en cantidad como en calidad (SNET 2005).
5 Denominadas ocultas porque no se miden con pluviómetro, provienen del rocío, escarcha, etc. (Maderey y Jiménez 2005)
27
2.2.1 Elementos del balance hídrico
2.2.1.1 Precipitación
Se denomina precipitación, al agua procedente de la atmósfera y que en forma líquida o sólida
se deposita sobre la superficie terrestre. El proceso de formación de la precipitación requiere
que las gotas de agua o de cristal de hielo sean lo suficientemente grandes y que cuenten con
el peso necesario para sobrevencer las corrientes ascendentes en la nube, es importante indicar
que las precipitaciones son diferentes de acuerdo al tipo de nube (Ledezma 2011).
También se forman lluvias cuando se eleva una masa de agua a la atmósfera de tal manera que
en el proceso de ascensión una parte de esta humedad se enfríe y se condense para que
posteriormente se precipite a la superficie terrestre. Los mecanismos principales para la
elevación de masas de aire son: la elevación frontal, donde el aire caliente es elevado sobre el
aire frío por un pasaje frontal; la elevación orográfica, mediante la cual una masa de aire se
eleva para pasar por encima de una cadena montañosa; y la elevación convectiva, donde el aire
se arrastra hacia arriba por una acción convectiva hasta llegar a una altura en que encuentre
condiciones favorables para la condensación y la posterior precipitación (Vásquez 2000).
Brutsaert (2005) citado en Salas (2011) explica que las precipitaciones se distribuyen en la
superficie como respuesta a: variaciones temporales, y variación espacial; estas variaciones se
deben a factores como la orografía del terreno, la proximidad al mar, aumento de la humedad
del aire, efecto de las corrientes ascendentes de aire, entre los más importantes.
La precipitación, es uno de los parámetros de entradas más importantes cuando se realiza
modelación hidrológica. Crespo (2006), afirma que los datos de lluvia y la ubicación de las
estaciones pluviográficas tiene una relevante influencia en los resultados que se obtienen en
cualquier análisis hidrológico, de manera especial cuando se corren modelos, tales como
SWAT.
Leves modificaciones de éste parámetro puede tener cambios significativos en los resultados
debido a la variabilidad espacial de la lluvia, principalmente en cuencas de montaña. Sin
embargo, también es importante tener en consideración, que en la mayoría de países, las redes
pluviométricas/pluviográficas son deficitarias y no permiten un adecuado nivel de medición.
Por las limitaciones que implica el no contar con una red de estaciones idónea, se han
desarrollado varios estudios para determinar algunos aspectos que se deberían considerar al
seleccionar las estaciones de medición, en ese sentido, (Herrero et al. 2005) y Torres (2004)
28
indican que la distancia entre estaciones, la cota entre ellas y la incidencia de vientos son
aspectos que se deben tener muy en cuenta al momento de seleccionarlas.
2.2.1.2 Escorrentía
Es la parte de la precipitación que se escapa de la infiltración y de la evapotranspiración y que,
consecuentemente, circula por la superficie y se concentra en la red de drenaje. La escorrentía
sucede cuando la intensidad de lluvias excede la tasa de infiltración, es decir cuando el suelo
está saturado y depende de la intensidad de las lluvias, tipo de suelo y su estado superficial, de
la cobertura del suelo y de la pendiente (Scherrer y Naef 2003 citado en Salas 201; Leiton
1985). Este parámetro se constituye en el único término del balance hidrológico de una cuenca
que se puede medir en su conjunto con cierta precisión. Por lo tanto, se considera escorrentía, al
total del agua que circula por los cauces superficiales.
Varios autores diferencian tres tipos de escorrentía, las mismas que se presentan a continuación:
Escurrimiento superficial; o también llamado flujo sobre el terreno corresponde a la
cantidad de agua que discurre sobre el terreno hacia los cauces (Campos 1998).
Escurrimiento sub.superficial; o también conocido como interflujo o escorrentía
hipodérmica, corresponde al escurrimiento debido a la porción de la precipitación que
se infiltró en el terreno y se mueve lateralmente en los horizontes superiores del suelo.
Una parte de este tipo de escurrimiento aparece rápidamente en los cauces y otra se
percolará hasta alcanzar el agua subterránea (Campos 1998).
Escurrimiento subterráneo; es la parte del escurrimiento total que alcanza el cauce del
río cuando existen emergencias de un acuífero o embalse subterráneo relativamente
importante. Debido a la lenta velocidad con la que el agua circula por los mantos
subterráneos hace que la escorrentía subterránea permanezca normalmente como tal
durante periodos largos (años o decenios) (Caride De Liñon 1993; Ortíz 1996)
El reparto entre la escorrentía superficial y la sub-superficial está determinado por la tasa de
infiltración, que depende básicamente, de factores climatológicos, geológicos e hidrológicos.
En general, el flujo sub-superficial domina en todos casos excepto en aguaceros de fuerte
intensidad.
29
2.2.1.3 Infiltración
Se denomina infiltración al proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno
hacia el suelo. Aun cuando existe una diferencia con la percolación, que es el movimiento del
agua dentro del suelo a través de la zona no saturada hasta el nivel freático o zona saturada, los
dos fenómenos están relacionados íntimamente, pues, la infiltración no puede continuar
libremente sino, cuando la percolación ha removido el agua de las capas superiores del suelo
(Linsley et al. 1985; Villón 2004).
Existen varios factores que intervienen en el proceso de infiltración, pero de manera puntual,
la dinámica de este proceso está relacionada directamente con la cantidad y calidad de poros
(meso y macroporos6),el agua en los macroporos no puede ser retenida debido a que es mayor
la fuerza de la gravedad que las fuerzas de retención que ejercen las paredes de los macroporos
por lo que da lugar al agua de percolación o de gravedad; otro de los factores determinantes en
la infiltración corresponde a las condiciones de la superficie del suelo y su cubierta vegetal,
propiedades del suelo, tales como: conductividad hidráulica y el contenido de humedad
presente en el suelo (Linsley et al. 1985; Fassbender 1993; Cabalceta y Henríquez 2012).
Para la determinación de la infiltración básica del suelo se utilizan principalmente dos
métodos: lluvia artificial, con la cual se trata de simular la distribución del tamaño de las gotas
de agua y la velocidad terminal de la lluvia natural, y el método de la aplicación de agua por
inundación en el cual se aplica una lámina de agua sobre el suelo y se mide la disminución de
ésta por unidad de tiempo (Cabalceta y Henríquez 2012).
2.2.1.4 Flujo lateral
El flujo lateral es el agua que se mueve por debajo de la superficie del suelo y sobre el nivel de
los acuíferos, la cual fluye subsuperficialmente y alimenta los canales de drenaje, quebradas y
ríos. El flujo subsuperficial lateral es calculado simultáneamente con la percolación para el
perfil del suelo entre (0-2m) mediante un modelo de almacenamiento cinético, que usa la
ecuación de conservación de la masa con el perfil entero del suelo como el volumen de control
(Proaño et al. 2006).
6 Macroporos son aquellos poros con diámetros mayores a 50 micras, mientras que los mesoporos tienen diámetros cuyas
dimensiones oscilan entre 50- 2 micras, estos tipos de poros están directamente relacionados con el transporte y conducción de agua (Fassbender 1993 y Cabalceta y Henríquez 2012)
30
2.2.1.5 Evaporación y evapotranspiración
La evaporación, es el paso del agua en estado líquido a gaseoso, este cambio ocurre cuando
algunas moléculas del agua adquieren la suficiente energía cinética para salir por sí solas de la
superficie del agua. Los dos factores principales que influyen en la evaporación desde una
superficie abierta de agua son: el suministro de energía para proveer el calor latente de
vaporización y la habilidad de transportar el vapor fuera de la superficie de evaporación. Con
respecto a la evaporación fisiológica o transpiración, es el resultado del proceso físico y
biológico por el cual el agua cambia de estado, a través del metabolismo de la planta y pasa a
la atmósfera (Valverde 1998; Vásquez 2000)
Entonces, se dice que la evapotranspiración (ETP), es la combinación de la evaporación desde
la superficie del suelo y la transpiración de la vegetación, o como Valverde (1998) expresa,
“es la cantidad de agua que necesitan las plantas para poder cumplir sus necesidades de
transpiración, así como las de evaporación del medio en que se desarrollan”. Los mismos
factores que dominan la evaporación desde una superficie de agua abierta también dominan a
la evapotranspiración. En hidrología existe interés en conocer la evapotranspiración de los
cultivos, lo cual se puede calcular indirectamente a partir del concepto de Evapotranspiración
Potencial o de referencia (Et0), que en sí, es la tasa de evaporación de una superficie
completamente cubierta de vegetación de altura uniforme, con adecuado suministro de agua
(Valverde 1998; Vásquez 2000).
De manera práctica, la evaporación y la transpiración son procesos que se realizan en la
naturaleza de forma simultánea, son interdependientes y es muy difícil su medición por
separado. El cálculo de la evapotranspiración es fundamental para la estimación de la demanda
de riego de un cultivo y la estimación del escurrimiento medio anual de una cuenca (Chávarri
2004).
2.3 MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO
Casanova (2005), García et al. (2012), mencionan que el movimiento del agua en el suelo se
puede dar de dos formas dependiendo del estado físico de este recurso: sea líquido o gaseoso.
Para el siguiente apartado se especificará únicamente el movimiento del agua bajo su estado
líquido. En este contexto, se debe especificar que “el movimiento de agua entre las diferentes
capas del suelo se da por efecto de gradientes de tensión y su dirección será, de zonas en el
suelo con baja tensión (alto contenido de humedad) a zonas con alta tensión (bajo contenido
de humedad)”(Casanova 2005). El agua se puede localizar en tres tipos de poros: macroporos,
que tienen un diámetro mayor a 50 micras, mesoporos que tienen una dimensión que oscila
31
entre 50 y 2 micras y finalmente los microporos, que presentan diámetros menores a 2 micras
(Fassbender 1993).
Bajo condiciones generales de campo, el suelo va perdiendo humedad por efectos de
evapotranspiración y drenaje. En este proceso los macroporos se llenan de aire y los
microporos quedan parcialmente llenos de agua, si bajo estas condiciones existen
precipitaciones o se aplica riego se produce el proceso de infiltración o entrada de agua desde
la superficie hasta las capas más profundas del suelo; este movimiento se conoce como “flujo
de agua en suelos no saturados”(Morgan 1997; Casanova 2005).
Una vez que ha terminado el ingreso de agua procedente de precipitaciones o riego, el
movimiento del agua continúa hasta que la tensión con que el agua es retenida en la zona
superior del suelo es mayor que la fuerza que tiende a moverla hacia capas profundas,
posteriormente, esta capacidad de percolación queda limitada por la última capa permeable
(Prieto 2004; Casanova 2005).
Casanova (2005), indica que la segunda forma en la que el agua se mueve en su estado
líquido, se denomina “flujo de agua en suelos saturados7”. Esta condición determina que
todos los poros (macro y micro) están llenos de agua y el movimiento está restringido por la
carga hidráulica y la capacidad de los poros para conducir el agua. En términos más estrictos,
este proceso se rige en la ley de Darcy, la cual establece que la velocidad de flujo (V) es
directamente proporcional al gradiente hidráulico y al área transversal e inversamente
proporcional a la longitud de la muestra (Nuñez 1981). En términos matemáticos se expresa:
De donde: v = es la velocidad de descarga; k = es el coeficiente de permeabilidad que tiene
dimensiones de una velocidad y puede expresarse en cm/s; i= corresponde al gradiente
hidráulico (relación de la diferencia piezométrica ∆h con el trayecto recorrido ∆l) (Graux
1975).
De manera general este movimiento, en comparación con el movimiento en zonas no
saturadas, es relativamente lento y depende en gran medida de la conductividad hidráulica (k),
así como también del gradiente de tensión y la fuerza de la gravedad que tiende a mover el
agua hacia abajo.
7 En condiciones de suelos saturados, la presión hídrica es mayor que la presión atmosférica (Nuñez 1981)
32
La conductividad hidráulica (k), que en términos conceptuales se refiere a la velocidad de
filtración que se presenta en un medio saturado cuando el gradiente hidráulico es igual a la
unidad; suele ser afectado por la textura y estructura del suelo, siendo mayor en suelos
altamente porosos, fracturados o agregados y menor en suelos densos y compactados. Además
de influir sobre la distribución de las aguas en el perfil del suelo y la facilidad de drenar los
terrenos encharcados, puede también contribuir notablemente a elevar el grado de erosión al
aumentar las aguas de escorrentía por una disminución de la capacidad de infiltración de los
suelos, sin duda, su estimación puede ayudar a solucionar problemas que envuelven irrigación
drenaje, recarga y conservación de suelos (Nuñez 1981; Leitón 1985).
2.4 DESCRIPCIÓN DEL MODELO SWAT
El Soil and Water Assessment Tool (SWAT), es un software de modelamiento hidrológico
semidistribuido8 de generación continua diseñado por el Departamento de Agricultura de los
Estados Unidos y la Universidad de Texas. Este modelo permite simular la producción de
agua y sedimentos en cuencas hidrográficas, así como el efecto que en la calidad del agua,
tienen las prácticas agronómicas por el uso de pesticidas y fertilizantes(Oñate-Valdivieso et al.
2007).
SWAT, es una interfase que trabaja sobre la plataforma de los programas de ESRI
(ArcView/ArcGis) y permite organizar datos geográficos de entrada, lo cuales son procesados
bajo un modelo de balance hídrico que produce importantes datos para un análisis de
escenarios en una cuenca hidrográfica (Proaño et al. 2006)
Básicamente, los submodelos (módulos) que forman parte de SWAT se pueden agrupar en
climáticos, hidrológicos, de erosión, de nutrientes, agrícolas y urbanos. El módulo principal,
que sirve de sustento a todos los demás, es el hidrológico, lo que significa que cualquier error
en su calibración puede invalidar todos los resultados posteriores obtenidos con el resto de
módulos (Herrero et al. 2005)
Para la simulación, el modelo divide a la unidad en estudio en pequeñas subcuencas de manera
que los cálculos obtenidos sean lo más precisos posible. El programa trabaja por unidades de
respuesta hidrológica (URH) obtenidas del cruce de los diferentes tipos de suelo (textura), con
el uso y cobertura del suelo y pendiente. Cada URH corresponde a una unidad de superficie
8 Son modelos que distribuyen espacialmente la información mediante subunidades, agregan la información y los procesos,
teniendo un efecto directo en la cantidad de información y costo necesario para su implementación (Crespo 2006). El rigor
de estos modelos y la representatividad de sus resultados depende de la calidad de la distribución espacial disponible de los parámetros de entrada, y de la adecuación del modelo global y/o analítico subyacente a la escala espaciotemporal con que se estudia el proceso modelado(Cabello 2008)
33
única que se obtiene de combinaciones únicas entre las variables antes mencionadas (Uribe
2010).
En este mismo contexto, para la simulación de los elementos concernientes a la hidrología de
la cuenca, puede separarse en dos grandes divisiones: la primera división es la fase terrestre
del ciclo hidrológico que controla la cantidad de agua y sedimentos transportados al canal
principal por cada subcuenca y la segunda es la del agua o la fase de tránsito la cual puede
definirse como el movimiento del agua a través de la red del canal hasta el sitio de descarga de
la cuenca (Bonini y Guzmán 2003; Proaño et al. 2006).
Los datos de entrada son un factor de gran importancia, pues de su calidad y cantidad depende
la confianza de sus resultados. Un aspecto interesante que se obtuvo de la literatura, está
relacionado con la disponibilidad de información de lluvia, en ese sentido Proaño et al. (2006),
sugiere que lo ideal es disponer de datos diarios de estaciones confiables, sin embargo, que en
caso de no existir los registros necesarios, en SWAT “el generador de variables climáticas
puede simular esta variable tanto para la cuenca como para unidades más pequeñas como
subcuencas y/o unidades de respuesta hidrológica”, lo cual, aunque supone un riesgo en
cuanto a los resultados que se obtengan del proceso de modelización, es un primer
acercamiento y sirve de insumo en los procesos de planificación de unidades territoriales.
2.5 GESTIÓN INTEGRADA DEL RECURSO HÍDRICO (GIRH)
El Comité de Asesoramiento Técnico de la Global Water Partnership, define la GIRH como
“un proceso que promueve la gestión y el desarrollo coordinado del agua, la tierra y los
recursos relacionados, con el fin de maximizar el bienestar social y económico resultante de
manera equitativa, sin comprometer la sostenibilidad de los ecosistemas vitales”.
Este planteamiento se basa en los principios establecidos en la Conferencia Internacional sobre
Agua y Medio Ambiente llevada a cabo en Dublín en el año de 1992,éstos responden a las
siguientes directrices (WWAP 2003).
En primer lugar se considera el agua dulce como recurso finito y vulnerable, el cual es
esencial para sostener la vida, el desarrollo y el medio ambiente;
El siguiente principio estipula que el aprovechamiento y la gestión del agua debe estar
basado en la participación de los usuarios, los planificadores y los responsable de las
decisiones a todos los niveles;
El tercer principio rescata el rol que cumple la mujer en la gestión y protección del
recurso, y;
34
Finalmente, en el cuarto principio se establece que el agua es un recurso con valor
económico en todos sus diversos usos por lo tanto se lo reconoce como un bien
económico.
En esta definición se plantea en forma implícita un primer nivel de gestión que parte de la
necesaria coordinación entre los distintos entes competentes en materia de agua, así como de
otros recursos naturales. Sin embargo, a nivel de América Latina, la gestión institucional se
caracteriza por la dispersión/sectorialización de competencias entre las diferentes entidades
ocasionando limitada coordinación entre sí (Ballestero 2005 citado en castro 2009).
Lo interesante de este planteamiento es que además de que se considera la interdependencia de
los diferentes usos del agua, se involucra de manera participativa a todos los sectores
vinculados directa o indirectamente con el recurso y en todas las escalas (local, nacional). Esto
a nivel conceptual asegura no sólo participación de la colectividad en las estrategias de
desarrollo y gestión del recurso sino que además garantiza que los usuarios al estar
debidamente informados puedan aplicar medidas regulatorias locales con relación al uso del
recurso y conservación/protección de zonas de importancia hídrica (GWP 2008).
La carencia de sistemas de gestión de recursos hídricos por cuencas ha generado, durante
décadas, una ocupación del territorio y uso de recursos naturales en forma muchas veces
caótica, lo que ha generado severos conflictos a corto o largo plazo entre los usuarios con el
medio ambiente (Dourojeanni 2009). Por lo tanto, es imprescindible incorporar estas nuevas
maneras de gestión, para que se logre garantizar seguridad en el abastecimiento del agua, se
innove e incentive en la creación de políticas y prácticas hídricas sostenibles, así como se
integren acciones que disminuyan y/o eviten los peligros que comprometen el sistema hídrico
mediante la planificación coordinada del acceso, aprovechamiento y conservación del recurso
agua (Ballestero 2005 citado en Castro 2009).
2.6 CUENCA HIDROGRÁFICA
El término cuenca hidrográfica, por el sólo hecho de su concepción se refiere a un espacio
geográfico naturalmente delimitado por los picos o crestas de montaña (línea de aguas o
divortium aquarum) en donde las aguas precipitadas son direccionadas a un punto espacial
único que se constituye en su desembocadura(Llamas 1993). Este sistema natural, cuenta con
un sinnúmero de elementos naturales y humanos, que desarrollan y estructuran relaciones
múltiples entre sí (Vásquez 2000).
Así, Jiménez (2011)establece que esta unidad geográfica se constituye en el espacio ideal para
caracterizar, diagnosticar, planificar y evaluar el uso de los recursos naturales, pues al ser un
35
sistema delimitado naturalmente, en él coexisten e interactúan elementos físico-biológicos y
socio-ambientales que determinan el estado actual y tendencias de los recursos. Además el
autor establece que la interacción como tal entre subsistemas va mucho más allá que una
simple relación física o biofísica, en donde el abordaje de cualquier tema o aspecto en este
unidad territorial requiere una visión integral/holístico, en donde la base social sea considerada
dentro de uno de los puntales importantes, pues las decisiones de manejo en el área son
tomadas directamente por los diferentes actores internos y externos.
En relación a clasificación de cuenca, existen varios criterios que determinan diferentes
tipologías, por ejemplo:
Fasutino y Jiménez (2000), determinan que la clasificación puede realizarse considerando el
sistema de drenaje y su conducción final, así éstas pueden ser:
Arréicas, cuando no logran drenar a un río mar o lago, sus aguas se pierden por
evaporación o infiltración sin llegar a formar escurrimiento subterráneo.
Criptorréicas, cuando sus redes de drenaje superficial no tienen un sistema organizado
o aparente y corren como ríos subterráneos (como en las zonas kársticas).
Endorréicas, cuando sus aguas drenan a un embalse o lago sin llegar al mar
Exorréicas, cuando las vertientes conducen las aguas a un sistema mayor de drenaje
como un río o un mar.
Por su lado, Villón (2004), establece un sistema de clasificación más general, en el cual se
determinan dos tipos de cuencas:
Cuenca grande: Es aquella en la que predominan las características fisiográficas de la
misma (pendiente, elevación, área, cauce). Una cuenca, para fines prácticos, se
considera grande, cuando el área es mayor a 250 km2.
Cuenca pequeña: es aquella que responde a las lluvias de fuerte intensidad y pequeña
duración, y en la cual las características físicas (tipo de suelo, vegetación) son más
importantes que las del cauce. Se considera cuenca pequeña aquella cuya área varía
desde unas pocas hectáreas hasta un límite, que para propósitos prácticos, se considera
250 km2.
Otro criterio de clasificación atiende al grado de concentración de la red de drenaje, es decir
define unidades menores como subcuencas o microcuencas. Pero de manera general, este tipo
de clasificación es relativa y no puede aplicarse a ciertas condiciones de regiones donde los
rangos de las unidades son muy variables en magnitud, por esta razón la clasificación queda
muchas veces a criterio de profesionales especializados (Fasutino y Jiménez 2000)
36
En cualquiera de los casos siempre es importante considerar que el nivel de análisis difiere
para los diferentes tamaños de cuencas. Para una cuencas pequeñas, la forma y la cantidad de
escurrimiento están influenciadas principalmente por las condiciones físicas del suelo; por lo
tanto, el estudio hidrológico debe enfocarse con más atención a la cuenca misma, mientras que
para una cuenca muy grande, el efecto de almacenaje del cauce es muy importante, por lo cual
deberá dársele también atención a las características de éste último (Villón 2004).
2.7 CUENCA HIDROLÓGICA
Se conoce otro tipo de cuencas denominadas cuencas hidrológicas, la definición de este tipo
de cuencas es más integral que la de cuenca hidrográfica. Las cuencas hidrológicas son
unidades morfológicas integrales “definidas por límites naturales relacionados con la
geología y geomorfología y en donde tienen lugar procesos de flujo y acumulación de masas
de agua subterráneas cuyas características dependen de las condiciones climáticas y geólogo-
geomorfológicas regionales y locales”(González 2000), una cuenca hidrológica puede incluir
a varias cuencas hidrográficas.
Las cuencas hidrológicas subterráneas generalmente se consideran univocacionales (vocación
hídrica), en este sentido, muchas veces esta vocación es ignorada por los usuarios y el régimen
de explotación de sus suelos en superficie influye directamente sobre los procesos de
infiltración (Cotler 2004).
2.8 ZONAS DE RECARGA HÍDRICA
Las zonas de recarga hídrica son aquellas áreas donde el agua proveniente de las
precipitaciones y que alcanza la superficie de la cuenca, después de saturar los espacios vacío,
poros y/o fisuras de la superficie, y que al llenar de agua las pequeñas depresiones
superficiales, da inicio a dos tipos de movimientos: a) uno superficial siguiendo las líneas de
máximo gradiente de energía y b) a través de los espacios del suelo y subsuelo de acuerdo con
el gradiente piezométrico y con la permeabilidad del medio. Mientras que, se denomina
recarga al proceso por el cual se incorpora a un acuífero agua procedente del exterior del
mismo, en un intervalo de tiempo dado (Velez s.f).
El origen de este proceso puede ser muy diverso, Heredia y Murillo (s.f), indican que de
manera general, el proceso de recarga se puede dar por efecto de agua meteórica, a partir de
cauces o lagos, retorno de regadíos, pérdida de los sistemas de distribución agrícola o urbanos,
acuíferos vecinos y de manera artificial. Entre los métodos más utilizados para estimar esta
recarga se destacan, los balances hidrológicos, seguimiento de trazadores ambientales o
37
artificiales (químicos e isotópicos), mediciones directas en piezómetros, cuantificación del
flujo subterráneo y las fórmulas empíricas (Carrica y Lexow 2004).
En el proceso de identificación de las zonas potenciales de recarga hídrica, es imperante tener
en consideración el tipo, calidad y cantidad de información. Como regla general, en cuencas
pequeñas, las principales limitantes que se presentan cuando se realiza la cuantificación del
balance hídrico están relacionadas a la escasez de datos y a la escala de la información,
mientras que para las cuencas grandes el factor limitante es el tiempo que se necesita para
realizar el trabajo de recolección y análisis de esta información (Faustino 2012).
Adicional a los requerimientos de información técnica, es fundamental contar con un
conocimiento adecuado de la zona de estudio. Las fuentes de información local (personas de la
localidad, agricultores, técnicos) son de mucha importancia para tener una aproximación sobre
dónde se ubican las zonas de recarga hídrica y conocer cuáles son las principales variables a
considerarse en campo (Matus 2008; Faustino 2012).
Por otro lados, siempre es necesario tener en cuenta que, la caracterización de la recarga se
debe entender no como la definición exacta de un valor, sino como la identificación y
establecimiento de un rango de variabilidad de dicha recarga en un ámbito espacial dado
(Samper y Pisani 2009).
2.9 CLASIFICACIÓN DE LAS ZONAS DE RECARGA HÍDRICA
De acuerdo con Faustino (2006) citado en Matus et al. (2008), ,existen diferentes criterios que
se utilizan para clasificar las zonas de recarga hídrica, tales como el movimiento agua en el
suelo, características del subsuelo y del manto rocoso, en este sentido, la clasificación de estas
zonas se suele realizar de la siguiente manera:
2.9.1. Zonas de recarga hídrica superficial
Corresponden a toda la cuenca hidrográfica con excepción de las zonas totalmente
impermeable. Después de cada lluvia, la zona de recarga superficial se humedece y origina
escorrentía superficial, según las condiciones de drenaje (relieve del suelo y su saturación). La
medición de este caudal se realiza en el cauce principal del río y se conoce como descarga
superficial o caudal de escorrentía superficial.
38
2.9.2. Zonas de recarga hídrica subsuperficial
Es la que corresponde a las zonas de la cuenca con suelos con capacidad de retención de agua
o almacenamiento superficial sobre una capa impermeable que permite que el flujo horizontal
en el subsuelo se concentre aguas abajo en el sistema de drenaje. Es la ocurrencia de caudales
en la red hídrica, aun cuando las lluvias hayan finalizado, también dependen de la cantidad de
precipitación y el efecto “esponja” del suelo (libera lentamente el agua en su movimiento
horizontal). Este caudal se mide igual que en el caso anterior y puede ocurrir después de las
lluvias y en épocas secas, cuando el agua proveniente es de bosques. En esta evaluación,
cuando se determina la infiltración en el movimiento del agua en el suelo o subsuelo, el flujo
horizontal corresponde a esta zona de recarga y el flujo vertical corresponde a la escorrentía
subterránea.
2.9.3. Zonas de recarga hídrica subterránea
Es la que corresponde a las zonas de la cuenca (sitios planos o cóncavos, y rocas permeables)
en el cual el flujo vertical de la infiltración es significativa, esta es la que forma o alimenta a
los acuíferos. Un aspecto importante en esta zonificación es la conexión entre acuíferos y la
recarga externa (que viene de otra cuenca). Para la evaluación se pueden considerar dos
métodos: directo (mediante sondeos, bombeos y prospección geofísica), indirecto (mediante el
balance hidrogeológico).
2.10 VULNERABILIDAD
Cardona (1993); Cardona (2001), define a la vulnerabilidad como “la predisposición
intrínseca de un sujeto o elemento a sufrir daño, debido a acciones externas”. Los primeros
en conceptualizar este término fuero Gilbert White y sus colegas en Estados Unidos, ellos los
consideraron como un elemento constitutivo del riesgo (Cardona 2001).
Sin embargo más tarde varios investigadores, entre ellos Wilches-Chaux, promueven una
nueva conceptualización, en donde se considera que la vulnerabilidad es un proceso que
permite explicar el riesgo (entendido como el producto de la interacción entre la amenaza y la
vulnerabilidad). Este mismo autor, más tarde introduce el término vulnerabilidad global,
donde se incorporan diez elementos que permitan su evaluación: natural, física, social,
político, técnico, educativa, ecológica, económica, institucional, ideológico (Maskrey 1993),a
continuación se hace una breve descripción de cada uno de ellos.
39
Vulnerabilidad natural: Es la vulnerabilidad intrínseca a la que está expuesto todo
ser vivo, determinada por los límites ambientales dentro de los cuales es posible la
vida y por las exigencias internas de su propio organismo.
Vulnerabilidad física: está referido directamente a la ubicación de asentamientos
humanos en zonas de riesgo, y las deficiencias de sus infraestructuras para absorber
los efectos de dichos riesgos.
Vulnerabilidad social: se refiere al nivel de cohesión interna que posee una
comunidad. Cuanto mejor y mayor se desarrollen las interrelaciones dentro de una
comunidad, es decir sus miembros entre sí y a su vez con el conjunto social, menor
será la vulnerabilidad presente en la misma. La diversificación y fortalecimiento de
organizaciones de manera cuantitativa y cualitativa encargadas de representar los
intereses del colectivo, pueden considerarse como un buen indicador de
vulnerabilidad social, así como mitigadores de la misma.
Vulnerabilidad política: constituye el valor recíproco del nivel de autonomía que
posee una comunidad para la toma de decisiones que le afectan.
Vulnerabilidad técnica: viene dada por la presencia y/o ausencia de infraestructuras
o diseños de edificaciones resistentes o adaptables a la diversidad de eventos o
amenazas a la cual está una comunidad expuesta.
Vulnerabilidad educativa: está representada principalmente con la preparación
académica en distintos niveles, que permite a los ciudadanos aplicar tales
conocimientos en su vida cotidiana como herramienta válida para enfrentar las
situaciones de peligro presentes en la zona que habitan.
Vulnerabilidad ecológica: la definen las condiciones ambientales y ecológicas
presentes en una zona, esto es, cuanto mayor sea la degradación ambiental y cuanto
menos sostenible sea el uso dado a los recursos naturales presentes, mayor será la
vulnerabilidad ecológica. Por ser la naturaleza un sistema en constante actividad que
desarrolla dentro de sí ciclos, es posible afirmar que así como ingresa energía a ésta,
así mismo expulsará la misma cantidad con el fin de mantener el balance interno e
incluso externo.
Vulnerabilidad económica: Es conocido como la pobreza de las poblaciones
incrementa notablemente los riesgos de desastre, este tipo de vulnerabilidad viene
dada directamente por los indicadores de desarrollo económico presentes en una
población, pudiéndose incluso afirmar que cuanto más deprimido es un sector, mayor
40
es la vulnerabilidad a la que se encuentra ante los desastres, es importante acotar que
el inicio de los desastres viene dado directamente por la presencia de un evento
natural, pero son la vulnerabilidad humana, la degradación ambiental, el crecimiento
demográfico y la falta de preparación y educación ante los mismos, los factores que
dominan los procesos de desastres, llegándolos a convertir en catastróficos.
Vulnerabilidad institucional: viene representada por la presencia o ausencia de
organizaciones o comités encargados de velar por el adecuado manejo y coordinación
de las situaciones de emergencias presentes, como consecuencias de un evento o
desastre, esto se traduce en la capacidad de respuesta ante tales situaciones de
emergencia.
Vulnerabilidad ideológica: la respuesta que logre desplegar una comunidad ante una
amenaza de desastre "natural", o ante el desastre mismo, depende en gran medida de
la concepción del mundo y de la concepción sobre el papel de los seres humanos en el
mundo que posean sus miembros. Si en la ideología predominante se imponen
concepciones fatalistas, según las cuales los desastres "naturales" corresponden a
manifestaciones de la voluntad de Dios, contra las cuales nada podemos hacer los
seres humanos, las únicas respuestas posibles serán el dolor, la espera pasiva y la
resignación (Wilches-Chaux y Wilches-Castro 2001)
2.11 DINÁMICA EN EL CAMBIO DE USO DE SUELO
Desde el siglo XVIII, pero de manera más intensa en los últimos 50 años, los seres humanos
han transformado los ecosistemas del mundo más rápida y extensamente que en ningún otro
periodo comparable de la historia. En la actualidad los sistemas de cultivo y ganaderos ocupan
alrededor de una cuarta parte de la superficie terrestre, transformación que ha sido impulsada
en gran parte para resolver el enorme aumento de la demanda de alimentos, agua, fibras y
combustibles (Reid et al., 2004 citado en SEMARNAT 2005).
Por estas razones, el cambio del uso del suelo se ha constituido en uno de los factores
plenamente implicados en la degradación ambiental de tipo local, sin embargo su magnitud y
ocurrencia a lo largo y ancho del mundo lo han convertido en un problema global
(SEMARNAT 2005), pues interfiere en procesos ecosistémicos, altera los ciclos de los
nutrientes, modifica el balance hídrico en las cuencas hidrográficas y aporta en el cambio del
clima mundial (SEMARNAT 2005; Pineda et al. 2009).
“..La cobertura, son aquellos cuerpos naturales o artificiales que cubren la superficie del
suelo, por lo tanto pueden originarse de ambientes naturales como resultado de la evolución
41
ecológica (bosques, sabanas, lagunas, etc.) o partir de ambientes artificiales creados y
mantenidos por el hombre (cultivo, represas, ciudades)”. Mientras que el uso del suelo se
define como el “resultado de las actividades productivas y asentamientos humanos que se
desarrollan sobre la cobertura del suelo para satisfacer las necesidades materiales o
espirituales de los seres humanos, la característica principal de este concepto es la
interrelación entre factores físicos o naturales y los factores culturales o humanos”(Mendoza
et al. 2001).
42
III. METODOLOGÍA
En el presente capítulo se detalla cada una de las fases metodológicas que se llevaron a cabo
para la concreción de cada uno de los objetivos planteados.
3.1 Descripción general del área de estudio
La microcuenca del Río Purires se encuentra ubicada en la zona alta de la cuenca del Río
Reventazón, aproximadamente a 10 km al sur oeste de la ciudad de Cartago. Está conformada
por ocho distritos9 distribuidos en los cantones Central y El Guarco de la provincia de Cartago
(Carrillo y Carrillo 2005). El distrito con mayor superficie dentro de la microcuenca es Tobosi
con aproximadamente 1 948,21 Has.
La extensión total de la unidad de estudio es de 76, 27 km2, esta superficie a nivel de la cuenca
Reventazón - Parismina corresponde al 2,6%.Se distribuye en un rango altitudinal que va
desde los 1 370 hasta los 2 200 msnm y geográficamente se encuentra en las siguientes
coordenadas:
El cauce principal es el Río Purires, cuya longitud alcanza los 14,4 km de recorrido. Este Río
nace en los cerros de Patio de Agua a 2200 msnm, confluye con el Río Reventado y da origen
al Río Aguacaliente, que a su vez desemboca en el Reventazón (Medina 2005). El sistema
hidrográfico presenta un patrón de drenaje de tipo dendrítico, es decir, se encuentra formado
por un curso principal con afluentes primarios y secundarios que son de tipo irregular, los
cuales cubren áreas amplias y llegan al cauce principal formando diferentes ángulos (Bonini y
Guzmán 2003).
Tras el análisis de los principales índices morfométricos10
, se puede inferir que esta unidad
geográfica presenta un sistema de drenaje con alta eficiencia en la evacuación de las aguas
lluvias y que bajo condiciones de máxima precipitación, los grandes volúmenes de agua
provocados por las altas tasas de escurrimiento, generan en la mayoría de los casos un ascenso
en el nivel del caudal. Estas características aunadas a la inestabilidad de laderas, procesos de
9 Aguacaliente, Guadalupe, Patio de agua, Quebradilla, San Isidro, San Nicolás, Tejar y Tobosi. 10 Índice de compacidad (0,78); Índice de circularidad (0,68); densidad de drenaje (5,81 km/km2), pendiente
media del cauce (15,34°) y orden de corrientes (4)
Coordenadas Norte
CRTM05
1 083 100
1 093 600
Coordenadas Este
CRTM05
496 666,6
504 666,6
43
tipo erosivo, sedimentación de los cauces y baja capacidad hidráulica ocasionan problemas de
inundaciones en las zonas correspondientes a la cuenca baja, formada por el Valle del Guarco
(Solis et al. 1993; Arce et al. 2006).
Figura 2. Mapa de ubicación de la microcuenca del Río Purires
Fuente: Elaboración propia con base en cartografía digital del Proyecto Terra 1998/Proyecto sobre base de
datos territoriales CENIGA – MINAE 2008. Escala original: 1:25 000
Clima
De acuerdo con Gómez y Herrera (1986), el área de estudio se ubica en la zona de vida
Bosque Húmedo Montano Bajo Tropical. Presenta un clima propio de una zona de meseta, en
donde se combina clima, tanto del Caribe como el clima de las faldas del Pacífico (Coen 1967
citado en Retana y Villalobos 2002).
Las estaciones de esta zona son bastante marcadas, en la figura 3, se puede observar que la
época lluviosa presenta un patrón bimodal debido al veranillo de San Juan (Julio). La
44
concentración más alta de precipitaciones en este periodo se da durante los meses de
septiembre y octubre con picos máximos que alcanzan los 250 mm mensuales El segundo
periodo (diciembre – abril) se caracteriza por la escasez de lluvias. Durante estos meses el
mayor nivel de precipitación sobrepasa escasamente los 50 mm, mientras que en el mes de
seco, corresponde a marzo con un total de 16,03 mm.
Retana y Villalobos (2002), indican que por la ubicación geográfica, el tipo y cantidad de
precipitación, está influencia en mayor medida por la vertiente caribeña. Los autores expresan
de manera explícita que, “Los vientos alisios del noreste son los principales responsables de
llevar humedad al Valle. Esto permite niveles pluviométricos altos capaces de sostener una
vegetación y paisaje siempre verde, aún dentro del período más seco. Sin embargo, los vientos
del oeste del Pacífico influyen mucho en la estacionalidad de las lluvias, presentando
períodos característicos de la vertiente pacífica: seco, lluvioso, transiciones y veranillo”.
Figura 3. Precipitación promedio mensual. Estación Linda vista
Fuente: Veas 2011
Asimismo, los registros pluviométricos de la estación “Linda Vista”, muestran que en esta
unidad geográfica el promedio de precipitaciones anuales es de 1 478 mm. Durante la época
lluviosa (mayo a octubre), el promedio de temperatura varía entre 19,5 y 20ºC, mientras que,
de diciembre a abril (época seca) las temperaturas promedio oscilan entre los 16 y 19ºC
(Carrillo y Carrillo 2005).
En relación a humedad relativa (HR), los registros determinan que para el mes de agosto se
tiene un 83% de HR mientras que para noviembre y diciembre incrementa a 93%. La radiación
45
global presenta valores entre los 491 004 W/m2 registrados en el mes de octubre y los 647990
W/m2 para el mes de abril (Astorga 2007).
Relieve, geología y suelos
En cuanto al relieve, la zona en estudio presenta pendientes que superan el 60%
principalmente en la cuenca alta, donde predominan los bosques, pastos y cultivos aislados,
mientras que para la parte media de la microcuenca corresponde a una zona fuertemente
ondulada con pendientes entre 30 y 60%, y para la parte baja se aprecian zonas planas con
pendientes que no superan el 2%. Los deslizamientos y movimientos de remoción en masa que
aquí se presentan, responden a una condición natural de este territorio y son parte del proceso
normal del modelado terrestre (Carvajal et al. 2008).
La formación geológica de la cuenca es de tipo aluvial, volcánico y sedimentario, de origen
Terciario y Cuaternario, siendo las rocas volcánicas del Terciario las que predominan. En la
zona se han determinado, la existencia de cuatro unidades de roca correspondientes a las
Formaciones San Miguel y Coris, así como las Unidades Volcánicas Informales,
pertenecientes al Grupo Aguacate, grupo caracterizado porque está compuesto principalmente
por coladas de andesitas y basalto, aglomerados, brechas y tobas y a los depósitos no -
consolidados del Cuaternario (Medina 1995; Carrillo y Carrillo 2005).
Estos tipos de rocas generan diferentes tipos de suelos. En el sector montañoso se pueden
encontrar suelos residuales generados de la meteorización de las litologías pertenecientes a las
Formación Coris y las Unidades El Guarco y La Carpintera y, en menor proporción suelos
formados a partir de la meteorización de la Unidad de Monzogabro. En las partes de baja
pendiente se encuentra el suelo transportado, rico en materia orgánica, que ha sido generados
por los sedimentos acarreados por los ríos y los movimientos en masa (Carrillo y Carrillo
2005).
Destacan los diferentes abanicos aluviales que se encuentran cuando los cauces de los ríos
empiezan a entrar en los sectores de la microcuenca baja, los más importantes por su tamaño
son los abanicos del Río Purires, donde se asientan los poblados de Tablón, Quebradilla y
Tobosi, y de la quebrada Barahona, donde se encuentra el poblado de Coris (Veas 2011).
En la parte alta de la cuenca se encuentran suelos del orden Ultisol, los mismos que se
caracterizan por presentar un horizonte argílico de mediano espesor y un bajo porcentaje de
saturación de base (menor al 35%) dentro de la sección de control del perfil edáfico, son de
color rojo o amarillo de baja fertilidad pero con alto contenido de materia orgánica y con alto
riesgo de erosión.
46
En la zona media y baja de la cuenca, se han encontrado suelos del orden Inceptisol que se
derivan de materiales volcánicos, la principal característica morfológica de este tipo de suelo
está dada por la escaza diferenciación de sus horizontes, presentan un horizonte B de tipo
cámbico. Por el origen relativamente reciente de la mayoría de los materiales parentales
constituyentes, este orden de desarrollo incipiente está muy generalizado a nivel de todo Costa
Rica (39% del territorio nacional); de manera general se puede encontrar estos suelos
asociados a otros órdenes, así que es usual encontrar toposecuencias que incluyan inceptisoles
con características típicas de clases: líticas, fluvénticas, ándicas, vérticas u óxicas (Solis et al.
1993; CENIGA - MINAE 2008; Cabalceta y Henríquez 2012).
Como producto de la destrucción de los bosques, para el establecimiento de pastos y cultivos,
se han incrementado los procesos erosivos en la microcuenca, si a estos factores se le agregan
relieves con pendientes acusadas y precipitaciones abundantes, se aumenta la probabilidad de
ocurrencia de desastres, tales como inundaciones y deslizamientos (Carrillo y Carrillo 2005).
Actividades socioeconómicas y uso del suelo
La microcuenca del Río Purires es una zona altamente intervenida, presenta un paisaje
netamente agropecuario donde el principal uso de suelo está dedicado a pastizales. Éstos
ocupan una área de aproximadamente 2 513,7 has que corresponden al 35% del total de la
superficie de la unidad geográfica en estudio (figura 4 y 5), sin embargo es importante
destacar que si bien es cierto la mayor área corresponde a este uso, la ganadería como tal es
una actividad que en los últimos años ha disminuido considerablemente por razones de
mercado y de baja rentabilidad.
47
Figura 4. Usos del suelo de la microcuenca Purires para el año 2011
PZ=Pastizales, BS= Bosque secundario, CP=Cultivos perennes, ZU=Zonas urbanizadas, CA= Cultivos anuales;
.C/T= Charrales y tacotales, PF=Plantaciones forestales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo;
UAH=Unidades agrícolas heterogéneas, CAA= cuerpos de agua artificiales
Elaboración propia con base en cartografía digital Proyecto Terra 1998/Imágenes “rapid eye” 2011
La dinámica productiva de la zona muestra una intensa rotación de cultivos. La actividad
agrícola más generalizada en la microcuenca corresponde a cultivos perennes con una
superficie que bordea el 7,77% del total del área de estudio (figura 4). Este uso se encuentra
dominado por el cultivo de café. Las mayores concentraciones espaciales de este uso se
encuentran en los poblados de Tobosi, Tablón, Quebradilla y Barrancas (figura 5), en donde,
básicamente, se pudieron observar sistemas agroforestales de café bajo arreglos de dos y tres
estratos (café/plátano), (café/plátano/poró, ciprés, pinos y/o casuarinas).
Otros usos existentes dentro de la microcuenca se muestran en la figura a continuación:
0
5
10
15
20
25
30
35
40
PZ BS CP ZU CA C/T PF IN SD UAH CAA
Sup
erf
icie
(%
)
48
Figura 5. Usos de suelo de la microcuenca del Río Purires, periodo 2011
Fuente: Elaboración propia con base en cartografía digital Proyecto Terra 1998/Imágenes “rapid eye” 2011
Parte alta de la microcuenca del Río Purires
Tal como se mencionaba en la primera parte del presente apartado, en la cuenca alta existen
grandes extensiones de tierras dedicadas principalmente a pasturas, cultivos de hortalizas,
plantaciones forestales con especies exóticas y varios remanentes de bosque (figura 5), estos
últimos concentrados en zonas de altas pendientes, donde realizar algún tipo de intervención
productiva no es factible. El proceso de deforestación fue muy extenso en el pasado, lo que
provocó una paulatina disminución de la capacidad de infiltración, aumento de la escorrentía
superficial y consecuentemente, incremento de los procesos erosivos (Solís et al. 1993). Por su
topografía y suelos, esta zona no tiene capacidad agropecuaria de mayor productividad; sin
embargo, sí son aptas para conservar el bosque natural, con una explotación y manejo
controlados que incluyan prácticas de conservación y protección (Peraza 2008).
49
Parte baja de la microcuenca del Río Purires
Esta zona se caracteriza por el uso intensivo que se le da a este espacio. El 75% de su
superficie, cuenta con recursos físicos que permiten dar altos rendimientos de cultivos
(principalmente hortalizas) por hectárea. Estas áreas son muy planas, de origen aluvial, con
suelos livianos de textura franca a franco arenosa que responden bien a la aplicación de
fertilizantes; aptos tanto para cultivos anuales, como flores y follajes, así como para cultivos
permanentes y ganadería extensiva; requieren el empleo de métodos sencillos de conservación.
No obstante, la parte baja de la microcuenca, ha sido invadida por la expansión urbana, una
zona franca industrial y la ubicación de viveros, con un fuerte consumo de agroquímicos
(Astorga 2007).
50
IV. LITERATURA CITADA
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V. ARTÍCULO 1: DINÁMICA DE CAMBIO DE USO DE SUELO EN LA
MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES CON ÉNFASIS EN LAS ZONAS
POTENCIALES DE RECARGA HÍDRICA DE LAS LOCALIDADES CORIS,
GUATUSO Y SAN ISIDRO, COSTA RICA11
RESUMEN
Samaniego, N. 2013. Análisis de vulnerabilidad en zonas potenciales de recarga hídrica
por efectos de cambios de uso de suelo y por variabilidad climática en la Microcuenca del
Río Purires, Costa Rica. Tesis Mag. Sc. Turrialba, CR. CATIE. 143 p.
El trabajo se realizó en la microcuenca del Río Purires, que se encuentra ubicada en la zona alta
de la cuenca del río Reventazón a 10 km al sur oeste de la ciudad de Cartago (Costa Rica). El
estudio tuvo como finalidad identificar y analizar la dinámica de cambio de uso de suelo tanto a
nivel de la microcuenca como a nivel de las zonas potenciales de recarga hídrica de tres
localidades del sector: Coris, Guatuso y San Isidro.
Para la identificación de las zonas potenciales de recarga se utilizó tanto la metodología
desarrollada por SINAC-MINAET/SENARA así como la información cartográfica generada en
investigaciones anteriores relacionadas a identificación de zonas de importancia hídrica.
Posteriormente, para el análisis multitemporal, se generaron mapas de uso de suelo para dos fechas
(1997 y 2011) y mediante el software IDRISI se modeló el cambio de uso de suelo y se generó un
mapa tendencial al 2020. Se mapearon 11 categorías de uso.
Los principales resultados que se obtuvieron determinan que en general, la microcuenca
presenta un aumento de cobertura boscosa del 1,36% con respecto al año base. Sin embargo su
matriz es netamente agropecuaria, siendo los pastizales la categoría de mayor ocupación
(35%). De la misma manera, se pudo determinar que de las categorías que indican algún tipo
de actividad productiva, los cultivos perennes y los cultivos anuales son los usos que a la fecha
presentan mayores áreas de ocupación, en total su extensión es equivalente al 14,2 % de la
superficie. Las transiciones más evidentes, estuvieron dadas por cambios entre las categorías
“invernaderos a pastizales” (161,2 has) y espacialmente están ubicadas en las zonas medias-
altas de la microcuenca.
11 Natalia Samaniego Rojas. Centro Agronómico de Investigación y Enseñanza (CATIE). Costa Rica. Maestría
en manejo y gestión de cuencas hidrográficas. Especialidad en prácticas del desarrollo. 2012. E-mail:
57
Por otro lado, los estimados para el 2020, indican que, la mayor pérdida se dio en la categoría
de bosques con un aproximado de 114 has y la categoría que tuvo mayor incremento fueron
las áreas urbanizadas, principalmente en las zonas bajas de la microcuenca.
La dinámica en cuanto a las zonas de recarga hídrica, muestran que para el sector de Coris, los
mayores cambios estuvieron relacionados a procesos de deforestación con valores que llegan a
40,79% , mientras que para la zona de San Isidro la tendencia está direccionada a un aumento
en la cobertura, aproximadamente el 63% de la superficie en análisis corresponde a ganancia
de las categorías charrales y bosques secundarios y, finalmente en el sector de Guatuso, se
pudo evidenciar que la pérdida de cobertura boscosa se da pero en pequeñas extensiones, y lo
que se destaca en esta localidad es el alto nivel de estabilidad a nivel de las categorías
mapeadas, principalmente del bosque (80%).
Palabras clave: cambio de uso de suelo, zonas potenciales de recarga hídrica, análisis
multitemporal.
58
4.1. INTRODUCCIÓN
En todo proceso de desarrollo en la dimensión en la que se lo entienda, las interacciones de los
seres humanos con los elementos biofísicos de un territorio generan cambios estructurales a
nivel de paisaje/ecosistemas y en definitiva de sus recursos naturales. El impacto más evidente
de estas interacciones de tipo social-biofísico sin duda se visualiza en el cambio de la
cobertura de una determinada zona (Koomen et al. 2008).
Entre las causas que generan cambios drásticos en un paisaje figuran aspectos de tipo: a)
demográficos: incremento de población y patrones de asentamiento, procesos migratorios b)
económicos: cambios en las condiciones macroeconómicas de un país, tendencia y acceso a
los mercados, procesos de urbanización e industrialización, entre los aspectos de mayor
importancia (Pérez y Valenzuela 2006; Galicia et al. 2007).
La conversión de la tierra puede afectar suelo, agua y atmósfera, ocasionando externalidades
vinculadas directamente con aspectos ambientales de incidencia global. La evaluación oportuna y
precisa de los patrones de ese cambio permite no sólo conocer el impacto y sus causas específicas
sino además, su cuantificación y ubicación, contribuye a la determinación de áreas prioritarias de
intervención (Meyer y Turner 2007 citado en Koomen et al. 2008).
En las últimas décadas, los avances tecnológicos han permitido desarrollar, actualizar y mejorar
varios sofwares para el análisis espacial del territorio, esto sin duda ha contribuido a contar con
herramientas suficientes para evaluar el estado actual de ocupación del territorio así como
prever su evolución futura. De la misma manera, la simulación prospectiva proporciona una
eficaz herramienta para el establecimiento o mejoramiento de políticas e implementación de
acciones correctivas y/o de planificación territorial (Rubio et al. 2005; Pineda et al. 2009;
Camacho et al. 2010).
En el presente estudio se realiza un análisis espacio-temporal de la dinámica del uso de suelo a
nivel de una pequeña microcuenca ubicada en los cantones El Guarco y Cartago, con el objetivo
de evaluar la influencia del cambio de uso de suelo en las zonas potenciales de recarga hídrica de
tres localidades de esta unidad hidrográfica: Guatuso, Coris, San Isidro.
59
4.2. METODOLOGÍA
4.2.1 Descripción general del área de estudio
En el presente capítulo se detalla cada una de las fases metodológicas que se llevaron a cabo
para la concreción de cada uno de los objetivos planteados.
4.2.2 Descripción general del área de estudio
La microcuenca del Río Purires se encuentra ubicada en la zona alta de la cuenca del Río
Reventazón, aproximadamente a 10 km al sur oeste de la ciudad de Cartago. Está conformada
por ocho distritos12
distribuidos en los cantones Central y El Guarco de la provincia de
Cartago (Carrillo y Carrillo 2005). El distrito con mayor superficie dentro de la microcuenca
es Tobosi con aproximadamente 1 948,21 Has.
La microcuenca tiene un área aproximada de76, 27 km2, esta superficie a nivel de la cuenca
Reventazón - Parismina corresponde al 2,6%.Se distribuye en un rango altitudinal que va
desde los 1370 hasta los 2 200 msnm y geográficamente se encuentra en las siguientes
coordenadas: 1 083 100 N/496 666,6 E y 1 093 600 N/504 666,6 E.
El cauce principal es el Río Purires, cuya longitud alcanza los 14,4 km de recorrido. Este Río
nace en los cerros de Patio de Agua a 2 200 msnm, confluye con el Río Reventado y da origen
al Río Aguacaliente, que a su vez desemboca en el Reventazón (Medina 2005). El sistema
hidrográfico presenta un patrón de drenaje de tipo dendrítico, es decir, se encuentra formado
por un curso principal con afluentes primarios y secundarios que son de tipo irregular, los
cuales cubren áreas amplias y llegan al cauce principal formando diferentes ángulos (Bonini y
Guzmán 2003).
Tras el análisis de los principales índices morfométricos13
, se puede inferir que esta unidad
geográfica presenta un sistema de drenaje con alta eficiencia en la evacuación de las aguas
lluvias y que bajo condiciones de máxima precipitación, los grandes volúmenes de agua
provocados por las altas tasas de escurrimiento, generan en la mayoría de los casos un ascenso
en el nivel del caudal. Estas características aunadas a la inestabilidad de laderas, procesos de
tipo erosivo, sedimentación de los cauces y baja capacidad hidráulica ocasionan problemas de
inundaciones en las zonas correspondientes a la cuenca baja, formada por el Valle del Guarco
(Solis et al. 1993; Arce et al. 2006).
12 Aguacaliente, Guadalupe, Patio de agua, Quebradilla, San Isidro, San Nicolás, Tejar y Tobosi 13 Índice de compacidad (0,78); Índice de circularidad (0,68); densidad de drenaje (5,81 km/km2), pendiente
media del cauce (15,34°) y orden de corrientes (4)
60
Figura 6. Mapa de ubicación de la zona de estudio
Fuente: Elaboración propia con base en cartografía digital del Proyecto Terra 1998/Proyecto sobre base de
datos territoriales CENIGA – MINAE 2008. Escala original: 1:25 000
4.2.3 Proceso metodológico
4.2.3.1 Mapa temporal de uso de suelo para la microcuenca del Río Purires
Para generar la información correspondiente al uso del suelo se utilizó fotografías aéreas del
año 1997 (t1) a escala 1:40 000 del proyecto Terra así como la imagen satélite “rapid eye” del
año 2011 (t2) con resolución de pixel 5 m. Con esta información se siguió el siguiente
procedimiento.
Corrección de imágenes: El procedimiento para corregir errores propios de las fotografías
convencionales (desplazamiento, distorsión del terreno), se realiza mediante la
61
ortorectificación14
, en este proceso se combinan los rasgos cualitativos de las fotografía aéreas
y la calidad geométrica cartográfica lo que a su vez permite remover la distorsión geométrica
de la imagen y así obtener imágenes planimétricamente correctas que representan los objetos
del terreno en sus verdaderas coordenadas x,y (Fallas 2004; Ramírez 2008).
Para la ortorectificación de las imágenes, se trabajó con el programa ERDAS (módulo LP), en
el cual se incorporó información correspondiente a las características de las imágenes
(resolución de escaneado 900 dpi, parámetros del sensor de la cámara, marcas fiduciales),
modelo digital de elevación (DEM) con resolución de pixel 5m y puntos de control tomados a
partir de la red vial generada en el año 1998 por el proyecto Terra.
Fotointerpretación y digitalización de usos de suelo: La digitalización se la realizó a escala
1:10 000 con una unidad mínima de mapeo correspondiente a 1 000 m2. El proceso de
fotointerpretación se validó con información de campo (visitas y georefenciación de diferentes
usos de suelo), para la digitalización se establecieron cinco categorías de uso de suelo a
mapear y 11 subcategorías que se exponen a continuación en el cuadro 1.
Para determinar cambios entre los periodos evaluados (t1=1997 y t2= 2011), se elaboró en
primer lugar el mapa correspondiente al periodo t2 y con esta información se procedió a
digitalizar el mapa para el periodo t1, tal como establecen Brenes (2009) e Yglesias (2011). La
sobreposición de los mapas temáticos para los dos periodos de ocupación de uso de suelo
permite no sólo conocer los cambios existentes en términos de superficie sino también
localizar los cambios sucedidos entre estas fechas.
14 En este proceso se remueve la distorsión geométrica de la imagen, por lo tanto estas imágenes son
planimétricamente correctas y representan los objetos del terreno en sus verdaderas coordenadas X , Y
(Ramirez 2008)
62
Cuadro 1. Categorización de usos de suelo en la microcuenca del Río Purires
Categorías Subcategorías Codificación Descripción
Forestal
Plantaciones
forestales 1 PF
Corresponde a plantaciones de coníferas (ciprés, pino, eucaliptos,
casuarinas).
Bosque secundario 2 BS
Es la vegetación que se caracteriza por la presencia dominante de
árboles disetáneos y otra vegetación leñosa, de porte variado, cuyo
ciclo vegetativo individual es mayor a 10 años. Corresponden a
superficies de tierra compuesta por vegetación leñosa de carácter
sucesional que se desarrolló una vez que la vegetación original ha sido
eliminada por actividades humanas y/o fenómenos naturales)
Charrales/tacotales 3 CT
Conformados por vegetación arbustiva, árboles de altura de hasta 5 m
(regeneración natural), generalmente se desarrollan en zonas donde
existió algún tipo de actividad productiva.
Agropecuaria
Cultivos anuales 4 CA
Son aquellas plantas que exigen, durante su ciclo vegetativo (un año o
menos), la preparación periódica del terreno a través de su laboreo o
mecanización, en estos procesos se ocasiona una gran alteración del
suelo.
Cultivos perennes 5 CP
Esta conformada por vegetación de tipo arbustivo y/o arbóreo y de
ciclo vegetativo superior a cinco años asociada a alguna actividad
agrícola.
Pastizales 6 PZ
Poseen una composición florística dominada por gramíneas y
leguminosas herbácea, arbustiva y arbórea, así como especies leñosas
de valor forrajero. Dentro de esta subcategoría se incluyen sistemas de
pastos en asociación con árboles dispersos o con arreglos
silvopastoriles, tales como cercas vivas, pasturas en callejones y otros.
Invernaderos 7 IN Infraestructura para producción agrícola.
Unidades agrícolas
heterogéneas 8 UAH
Corresponden a usos mixtos, dentro de esta subcategoría se incluyen
sistemas productivos donde no se ha podido diferenciar entre cultivos,
pastizales y plantaciones forestales.
Suelo desnudo Suelo desnudo 9 SD Zonas donde se ha eliminado completamente la cubierta vegetal, se
incluyen tajos mineros.
Infraestruc-
tura Zonas Urbanizadas 10 ZU
Se incluyen áreas de concentración urbana y zonas de desarrollo
industrial.
Cuerpos de
agua
artificiales
Cuerpos de agua
artificiales 11 CAA
Constituidos por espejos de agua artificiales tales como plantas de
tratamiento de aguas residuales, lagunas de oxidación, lagunas de
depósito de material y otras.
Fuente: Elaboración propia
63
Análisis multitemporal: Los resultados de la fase anterior permitieron generar el análisis
correspondiente a las variaciones en la dinámica de uso del suelo con respecto a los periodos
estudiados. A partir de las clasificaciones y categorizaciones generadas para cada periodo
(1997 y 2011) se evaluó los cambios significativos durante los periodos considerados para la
presente investigación.
Los cambios en el uso de suelo se han analizado en dos dimensiones, en magnitud y dirección
de cambio. La primera indica en términos de superficie de suelo, el porcentaje de cambio de
uso durante los periodos evaluados, mientras que el segundo aspecto revela la tendencia del
cambio, en este punto se identifica los usos del suelo con mayor variación en su superficie, así
como las ganancias y pérdidas (Meneses 2000; Mendoza y García 2011).
En el análisis de la dinámica de cambio de uso del suelo se generaron matrices de transición
con el software ArcGis 9.3, estas matrices, son tablas con arreglos simétricos que contienen la
información correspondiente a los usos de suelo del año base en correspondencia con los usos
de suelo para el segundo periodo analizado, así, cada una de las celdas de la diagonal principal
de la matriz representa la superficie (ha) de cada categoría de uso de suelo que permaneció en
la misma categoría en el tiempo considerado, mientras que el resto de las celdas estiman la
superficie de un uso o cobertura que migró a otra categoría (Dirzo y Masera 1996 citado en
Mendoza et al. 2001; Pineda et al. 2009)
En la matriz se identifican tanto las ganancias como pérdidas de superficie para cada una de
las categorías, así, las “ganancias” de cada uso de suelo se determinaron restando el total de
cada fila menos el valor correspondiente a la persistencia; mientras que, las “pérdidas” fueron
calculadas mediante la diferencia existente entre el total de cada columna y la persistencia tal
como se ilustra en el cuadro 2 (Pontius et al. 2004).
64
Cuadro 2. Ilustración de una matriz de transición para los periodos t1 y t2
Clases temáticas en la fecha inicial (t1) Total
periodo
t2
Ganancias
(G) Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3 Categoría n
Cla
ses
tem
átic
as e
n l
a
fech
a fi
nal
(t 2
)
Categoría 1 Persistencia
(P) T2C1 (T2C1-P)
Categoría 2 Persistencia
T2C T2C2-P
Categoría 3 Persistencia
T2C3 (T2C3-P)
Categoría n Persistencia
T2Cn (T2Cn-P)
Totalperiodo
t1 T1C1 T1C2 T1C3 T1Cn
Pérdidas (P) (T1C1-P) (T1C2-P) (T1C3-P) (T1Cn-P) Fuente:Pontius et al. (2004)
La construcción de esta matriz muestra en un inicio la tendencia de los cambios producidos en
el territorio de manera muy general. López y Plata (2009), indican que generalmente en el
análisis de las matrices de tabulación cruzada o de transición se ofrece información importante
pero limitada y muchas veces el análisis exclusivo de este tipo de matrices pueden llevar a
entendimientos erróneos acerca de la dinámica de los cambios en el territorio, por este motivo,
es importante adicionar información que permita entender de manera amplia y real los
potenciales procesos que determinan un patrón de cambio en la cobertura del suelo.
Para el presente análisis, se incorpora información sobre el “cambio neto” de cada categoría,
este valor es calculado mediante la diferencia (en términos absolutos) del total de cada
categoría en el periodo t2 y el total de cada categoría en el periodo t1,su cálculo nos da un
primer indicio sobre los cambio en el paisaje pues un cambio neto en la cantidad de una
categoría indica un cambio definitivo sobre el paisaje (Pérez y Bosque 2008).
Sin embargo, en ocasiones se puede subestimar el verdadero valor de la transición pues, un
cambio neto igual a cero no necesariamente indica una falta de cambio, por este tipo de
razones se calcula análogamente el valor de intercambio, que es equivalente al doble del valor
mínimo de las ganancias o pérdidas de cada una de las categorías en análisis (Pontius et al.
2004; Pineda et al. 2009; Oñate-Valdivieso 2011), e indica el valor que cada categoría ha
tomado con respecto a una categoría diferente (López y Plata 2009).
65
Para determinar la “tasa de cambio” de uso de la tierra se utilizó la expresión matemática de
la FAO (1996)15
:
{[( )
] }
De donde, T es la tasa de cambio, S1 y S2 son las superficies de uso del suelo en el tiempo
inicial y tiempo final, respectivamente. La variable n corresponde a la amplitud del periodo
evaluado, es decir, el número de años entre periodos. Este parámetro expresa el cambio (en
porcentaje) de la superficie al inicio de cada año, muestra de una manera muy clara las tasas
de conversión entre coberturas o usos identificados. Los valores que se disponen por debajo
del cero indican las categorías que están perdiendo y las que son mayores a cero presentan
ganancias (Velázquez et al. 2002).
Para finalizar el análisis espacio-temporal de los usos de suelo, se adaptó el modelo propuesto
por Velázquez et al. (2002) para identificar los cambios (pérdidas/ganancias) en términos de
procesos correspondientes a: a) alteración/cambio, b) deforestación, c) revegetación/sucesión,
d) falso cambio16
.
Modelación de usos de suelo para el periodo 2020 (Escenario tendencial): Para la
modelación de los cambios de uso de suelo se utilizó el software IDRISI Selva (módulo Land
Change Modeler-LCM- y CA_Markov), con estas herramientas se procesó la información y se
determinó la magnitud de los cambios, los patrones espaciales de los cambios sucedidos y la
localización de los cambios futuros (escenario tendencial al 2020).
Paegelow et al. (2003); Camacho et al. (2010), indican que la función CA_Markov de IDRISI
se basa en la función Markov que permite el cálculo de las matrices de probabilidades de
transición, es decir, la función permite integrar la modelización temporal basándose en un
análisis cronológico de la ocupación del suelo con la adición de la lógica basada en la
evaluación multicriterio y multiobjetivo (mediante la puesta en relación de las categorías de
usos del suelo y un conjunto de variables de diversa naturaleza que pueden explicar o describir
su dinámica), con esto, se complementa el análisis multitemporal con el análisis multivariable
para obtener una modelización más ajustada a la dinámica real de los paisajes.
Además de ello, la herramienta incorpora un algoritmo de automatismo celular que mide la
contigüidad local e incrementa la probabilidad de un uso o categoría de pertenecer a una nueva
15 Tomado de: Velázquez et al. 2002 16 Falso cambio o cambio poco probable, es una categoría que se refiere a un cambio de uso de suelo que bajo
las condiciones actuales no podría ser factible de realizarse, por ejemplo, la transición de zonas urbanizadas a
bosques secundarios
66
categoría por vecindad, es decir, los modelos asumen explícitamente que las áreas vecinas
influyen en la probabilidad de transición del área o celda central (Paegelow et al. 2003;
Henríquez et al. 2006; Houet y Hubert-Moy 2006).
4.2.3.2 Identificación de zonas potenciales de recarga hídrica
Se utilizó como base algunos elementos contemplados en la guía metodológica propuesta por
Matus (2008), a partir del cual se siguió el procedimiento descrito a continuación:
Identificación de actores participantes: La plataforma para la identificación de los actores
locales fue COMPURIRES17
, este espacio de toma de decisiones permitió establecer una
agenda de trabajo inicial con los potenciales participantes dentro de la investigación. En un
inicio se estableció trabajar con las ASADAS de las localidades de: Tablón, Bermejo y Coris,
puesto que su ubicación dentro de la microcuenca se ajustaba a los siguientes criterios de
selección:
a) Ubicación dentro de la cuenca media – alta de la unidad de estudio
b) Contacto pre-existente con miembros de la ASADA
c) Accesibilidad a los sitios de estudio
d) Disponibilidad (tiempo y recursos humanos) de cada una de las ASADAS.
Sin embargo, luego de las reuniones y conversaciones mantenidas con varios miembros de las
ASADAS en mención, únicamente la ASADA de Coris mostró interés real en participar en el
proceso de investigación. En vista de esta eventualidad se buscaron dos ASADAS con interés
suficiente y que cumplan con los requisitos antes descritos, de esta manera se incorporaron las
ASADAS de Guatuso y San Isidro, ambas ASADAS ubicadas en la zona sur-oeste de la
microcuenca.
Caracterización de nacientes: Una vez definida las ASADAS con las que se trabajaría se
procedió a realizar una primera salida de campo cuya finalidad era identificar los manantiales
o nacientes que son captadas por cada una de las ASADAS para dotación de agua para
consumo humano18
. Esta primera actividad de campo se constituye en la base para desarrollar
las actividades que permitieron evaluar los parámetros biofísicos de las ZPRH.
17 COMPURIRES: es una instancia de participación y toma de decisiones que se inicia en el año 2007, ésta se
encuentra en proceso de consolidación formal y está conformado por representantes de las entidades
públicas, privadas, ONG’s, la academia y miembros de la sociedad civil que velan y trabajan por mejorar las
condiciones socio-ambientales de la microcuenca del Río Purires, bajo los criterios y principios de la Gestión
Integrada de Recursos Hídricos 18 Al trabajarse directamente con las ASADAS se toman como referencia únicamente las nacientes que son
captadas para la dotación de consumo humano
67
Para este cometido se aplicó la metodología desarrollada por MINAET-SINAC/SENARA en
donde se consideran tres ejes básicos: a) Ubicación geográfica y características biofísicas de la
zona de manantial y zona de influencia a 100 m, b) Usos del agua y c) Usos del suelo. A
continuación se presenta el procedimiento metodológico empleado:
Figura 7.Metodología empleada para identificación y caracterización de manantiales
La información obtenida fue incorporada a un Sistema de Información Geográfica (SIG) para
obtener la ubicación espacial de las nacientes identificadas. Así mismo, se utilizó el mapa
temático elaborado por Veas (2011) en donde, en base a un análisis con SIG y mediante la
evaluación de información cartográfica de variables como: pendiente, cobertura vegetal,
geología del sector, tipo de suelo, tipo de roca; el investigador estableció cinco categorías de
recarga hídrica en la zona correspondiente a la microcuenca del Río Purires. De estos
resultados se utilizaron los rangos que determinan una probabilidad media y alta de
infiltración.
Las áreas de análisis, fueron delimitadas a partir de la ubicación de las nacientes de cada
localidad, en este caso se tomaron como puntos de descarga o aforo las nacientes ubicadas en
las cotas más bajas (figura 8) y para la delimitación de las áreas de importancia hídrica, se
consideró que la cuenca hidrográfica coincide con la cuenca hidrológica. Además en cada
punto de naciente identificado se tomó la dirección del flujo, esto permitió relacionar si en el
punto de afloramiento de agua se corresponde con el área delimitada.
68
Figura 8. Descripción teórica de identificación de las zonas de recarga hídrica a partir de la
localización de manantiales.
Fuente: Matamoros (2011)
Talleres introductorios y elaboración de mapas participativos: Se llevaron a cabo varios
talleres con la finalidad de compartir con los actores locales los conceptos/elementos básicos
para la identificación de las zonas potenciales de recarga hídrica. Los talleres permitieron tanto
a la facilitadora como a los actores interactuar y enriquecer los conocimientos previos sobre el
tema. Durante las sesiones de trabajo se llevó a cabo una parte teórica así como una parte
práctica donde cada participante tuvo la oportunidad de identificar a su criterio los elementos
más representativos dentro del proceso de recarga hídrica y evaluar la importancia de cada uno
de éstos.
Puesto que uno de los objetivos del taller era obtener como producto un mapa parlante, se
conformaron subgrupos integrados por miembros de las ASADAS, miembros de las
asociaciones de desarrollo y participantes de la comunidad asistente. Luego de la sesión de
trabajo se logró incorporar en el mapa, información relevante y necesaria para los fines de la
investigación tal como: propietarios de las fincas, usos de suelo, amenazas que son percibidas
por los habitantes de la localidad con respecto a zonas sensibles (en términos de afectación al
recurso hídrico).
69
Un aspecto importante a considerar es que los talleres se realizaron para las localidades Coris
y Guatuso, mientras que para San Isidro se llevó a cabo reuniones informales con dos de los
cinco miembros de la ASADA (fiscal y fontanero) así como con la persona encargada de la
administración de la ASADA.
Identificación de elementos de ZRH: Con la información que se obtuvo en cada uno de los
talleres sumada a la información obtenida de investigaciones realizadas anteriormente, se
procedió a realizar los recorridos de campo para validar los datos generados en las sesiones de
trabajo. En campo se levantó información correspondiente a varios parámetros biofísicos de
gran importancia para la determinación de las ZPRH, los cuales son descritos a continuación:
Textura del suelo en campo: Para determinar la textura del suelo en campo se realizaron
extracciones mediante barreno, se humedecieron las muestras colectadas y se hicieron pruebas
al tacto. En el cuadro a continuación se muestran algunos parámetros a considerarse en la
determinación de la clase textural de un suelo con pruebas de campo.
Cuadro 3. Características para identificación de clases texturales en pruebas de campo
Fuente: Elaboración propia con base en: Casanova et al. (2004), FAO (2009), Cabalceta y Henríquez (2012)
Cobertura vegetal: Su medición se realizó mediante el uso de densiómetro, este
instrumento permite cuantificar la cantidad de luz que llega al suelo, por lo tanto se puede
inferir el porcentaje de vegetación en un determinado lugar. Para el presente estudio se
tomaron cinco lecturas, una en el punto de muestreo y cuatro restantes a 5m del mismo en
dirección norte, sur, este y oeste. De manera adicional, en cada sitio, con la ayuda de las
Clase textural Características
Arcillas (arcillo-
arenosos/arcillo-
limoso)
Los suelos con altos contenidos de arcilla se adhieren fácilmente
entre los dedos en condiciones de humedad, y forman terrones
muy duros en seco.
Son pegajosos al tacto (cohesivos), de consistencia moldeable, alta
plasticidad y superficie brillante.
Franco Arcillosos
(franco arcillo
arenosos/ franco
arcilloso/franco
arcillo limoso)
En condiciones de humedad se forman cintas que se adhieren a los
dedos pero no son pegajosas, es débilmente moldeable, tiene
superficie áspera y al secarse presenta consistencia harinosa.
Arenosa No forman cintas, no se puede moldear, no se adhiere a los dedos y
su consistencia es muy granulosa. Las partículas individuales
pueden ser vistas y sentidas al tacto.
70
personas de la localidad, se identificó las principales especies arbóreas que caracterizan el
lugar.
Estimación de variables complementarias: Las variables complementarias se determinaron
mediante análisis de laboratorio, para este efecto se llevó a cabo una campaña de muestreo de
suelos; en donde se establecieron tres usos predominantes por cada localidad. Las muestras
fueron colectadas a 30 cm de profundidad tal como se describe (Ríos 2006).
Los parámetros a ser analizados fueron:
a) Densidad aparente (DA), cuya medida indica la cantidad de materia sólida en un
volumen dado de suelo. Este parámetro suele ser usado como indicador de porosidad
de los suelos, los valores altos determinan compactación por lo tanto el espacio poroso
disminuye (Valverde 1998), otra connotación de este parámetro indica, que un
aumento en sus valores se relaciona de manera directa con la disminución de la
cantidad de agua retenida en los suelos (Fassbender 1993).
b) Conductividad hidráulica (k) influye en el comportamiento del flujo del agua en el
suelo, teóricamente se define como la capacidad del suelo en estado de saturación que
permite el movimiento del agua a través de sus poros su cuantificación es importante
porque constituye un parámetro clave en la determinación de la cantidad de agua que
penetra en un suelo y que llega hasta el nivel freático (Forsythe 1980; Cabalceta y
Henríquez 2012).
c) Materia orgánica (MO), este elementos juega un papel muy importante en términos de
contenido de agua en el suelo ya que a mayor porcentaje de materia orgánica la
formación de agregados se incrementa y la estructura de los suelos mejora, esto
favorece la velocidad de infiltración, permeabilidad y aireación (Fassbender 1993).
d) Humedad del suelo (H), característica que influye en otras propiedades físicas tales
como el espacio aéreo, compactabilidad, penetrabilidad del agua en los suelos
(Forsythe 1980).
e) Textura, tiene influencia sobre el movimiento y la disponibilidad de la agua del suelo,
la aireación, la disponibilidad de nutrientes y la resistencia a la penetración por las
raíces (Casanova et al. 2004).
71
4.3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Dinámica de uso del suelo a nivel de la microcuenca del Río Purires
Por las características de la zona (especialmente la parte baja de la microcuenca-Valle El
Guarco- en términos de ubicación geográfica, clima y condiciones biofísicas, desde épocas
coloniales este sector ha sido catalogado como un área con vocación para el desarrollo de
actividades agrícolas, así, en el siglo XVI (1563), Juan Vásquez de Coronado avizoraba estas
tierras para el cultivo de trigo y maíz (COMPURIRES 2012). No obstante, con el pasar de los
años se han ido incorporando un sinnúmero de actividades de tipo agropecuario e industrial,
que han incidido en la diversificación de usos de suelo en este territorio particularmente
pequeño, tal como se puede observar en la figura 9.
Figura 9. Usos de suelo de la microcuenca del Río Purires periodos 1997 y 2011
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, CT= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
72
A pesar de estar cerca a dos polos urbanos de gran importancia (Cartago y San José), el área
aún puede considerarse de tipo rural, pues en este espacio confluyen: una “historia particular,
un medio natural y un conjunto de actividades dominadas por la producción agrícola, forestal
y ganadera” que según, González (1993), son los elementos que configuran los espacios
rurales.
Los paisajes que dominan en la unidad de estudio, están caracterizados por ser de tipo agrícola
pecuario, con algunos remanentes boscosos que se ubican principalmente en zonas de fuerte
pendiente y en las riberas de los ríos y quebradas. En la figura anterior, se puede apreciar el
nivel de intervención que existe en esta unidad geográfica.
Aproximadamente el 60% del territorio se encuentra ocupado por algún tipo de actividad
productiva, en donde predominan los pastizales con 2 683,6 has (32,92%), el 28% corresponde
a zonas con cobertura boscosa, 6% de áreas son charrales y el porcentaje restante (7%)
corresponde a las zonas urbanizadas, las cuales, como se puede observar, han tenido un
incremento considerable en los últimos años, especialmente en las zona sur-este (Sabana, San
Isidro, Higuito y Guatuso) y en la zona nor-oriental (Tobosi, Tablón, Quebradilla).
Este proceso de expansión urbana está muy relacionado a dos factores importantes, el primero,
que surge por las relaciones socio-económicas, flujos financieros y comerciales que están
asociados a las actividades agrícolas del sector y que por lo tanto convierten a estas áreas en
pequeños núcleos de comercio que permiten articularse con las demás actividades productivas.
González (1993), establece que en la medida en la que la producción agrícola, ganadera y
forestal se moderniza y diversifica, los espacios rurales logran niveles mayores de desarrollo y
complejidad económica y social lo cual se traduce en: incremento de áreas urbanizadas,
mayores y mejores vías de comunicación vial, mayor cobertura de servicios básicos (agua
potable, electricidad, servicios de salud, etc.).
El segundo factor que incide en el proceso de urbanización en la zona del Purires, está dado
por su condición de “zona amortiguadora”, este término entendido como una zona que aún
cuenta con ciertos componentes naturales que llaman la atención de nacionales y extranjeros
que adquieren grandes extensiones de terreno para la construcción de complejos urbanísticos,
turísticos, centros de retiro, entre otros.
73
Cuantificación de los cambios en el periodo 1997 – 2011
Para identificar las proporciones de cambio en la unidad de estudio, se realizó el análisis de
matrices de tabulación cruzada, con esta metodología se determinaron las transiciones
ocurridas durante los años: 1997 y 2011. En esta matriz se puede identificar de manera
preliminar las modificaciones que se dieron para las 11 categorías de uso de suelo (cuadro 4).
Los valores en diagonal corresponden a las áreas que permanecieron estables en el periodo
evaluado y los valores fuera de esta sección indican transiciones ocurridas para cada categoría
mapeada.
Cuadro 4. Dinámica de cambio de usos de suelo en la microcuenca del Río Purires durante
los periodos 1997 – 2011
Usos de
suelo PF BS C/T CA CP PZ IN UAH SD ZU CAA
Total
2011
Pérdidas
(has)
PF 126,0 46,5 21,6 0,1 23,7 65,4 3,0 7,7 0,6 0,4 0,0 294,9 68,3
BS 10,1 1838,2 152,2 1,7 13,3 167,2 0,0 10,9 8,3 0,0 0,0 2201,9 603,8
C/T 13,3 145,0 131,0 2,4 6,7 121,8 0,1 11,1 4,2 0,1 0,0 435,6 354,5
CA 2,3 11,4 8,9 183,1 60,0 119,5 97,1 20,5 6,6 0,9 0,0 510,2 169,7
CP 7,2 73,8 50,8 21,2 268,9 109,2 1,3 44,5 5,1 2,8 0,0 584,6 226,4
PZ 24,7 266,0 95,9 66,2 65,4 1946,6 161,2 36,3 15,1 6,2 0,1 2683,6 756,5
IN 0,3 0,7 0,0 18,7 20,5 20,7 106,8 5,4 0,3 1,8 0,0 175,2 285,3
UAH 2,2 9,3 9,1 1,6 5,0 23,2 0,2 21,2 4,8 1,2 0,0 77,8 166,4
SD 2,4 22,9 10,4 4,2 5,4 29,4 12,9 7,0 19,1 0,4 0,0 113,9 57,4
ZU 5,9 28,4 5,7 53,6 26,5 93,2 8,5 23,2 12,2 278,4 0,0 535,4 13,9
CAA 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 6,9 0,9 0,0 0,2 0,0 5,4 13,5 0,1
Total
1997 194,3 2441,9 485,5 352,8 495,3 2703,1 392,1 187,6 76,5 292,3 5,5
Ganancias
(has) 168,9 363,7 304,6 327,1 315,8 737,0 68,4 56,6 94,9 257,0 8,1
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, C/T= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
Fuente: Elaboración propia
Coberturas estables
Los datos calculados en la matriz de transición (cuadro 4) y representados en la figura 10,
muestran que existe un alto porcentaje de persistencia o estabilidad de las categorías en
estudio; lo cual está en concordancia con los resultados que se han obtenido en diferentes
estudios realizados a nivel de varias regiones del mundo, en donde se demuestra que en la gran
74
mayoría de paisajes las superficies estables son las que predominan en la naturaleza. Se han
encontrado valores mayores al 60% de persistencia; inclusive en espacios o zonas con alto
dinamismo como las ciudades (Yang 2002 citado en López y Plata 2009, Pontius et al. 2004).
Para el área de estudio, la condición antes descrita se cumple, pues los valores de permanencia
alcanzan el 64,6% que, en términos de superficie corresponde a 4 924,5 has. Del total de
categorías mapeadas, dos usos se ajustan a esta tendencia: los pastizales que presentan áreas
de ocupación que están en el orden de 2 703,0 y 2 683,3 has, y bosques secundarios, con áreas
de 2 442,0 y 2 202,3 has para las dos fechas analizadas.
Figura 10.Relación entre valores de persistencia, ganancia y pérdida para las 11 categorías
identificadas
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, CT= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
75
En el caso de los pastizales, éstos mantienen un nivel de permanencia del 40% del área total
persistente en 14 años se tuvo una disminución neta del 0,26% de esta superficie (100 has) lo
cual indica que, a pesar de que esta actividad experimentó un decrecimiento importante en los
años 80’s19
(Soudre 2004; Yglesias 2011; Hidalgo 2012; Morales 2012), según SEPSA (2007),
en la Región Central Oriental aún se constituye en una de las principales actividades
económicas.
No obstante, es importante mencionar que en el sector de estudio, la dinámica con respecto a
este uso presenta ciertas peculiaridades; se observó que a pesar de contar con extensas áreas de
pastizales no existe un uso pecuario importante excepto en las zonas planas y bajas de la
microcuenca donde se desarrolla ganadería de leche y que, por el contrario, algunas áreas de
pastizales de las partes medias y altas están en procesos de sucesión o recuperación debido al
abandono20
dado en los últimos años.
Los datos indican que a pesar de que el cambio neto es relativamente bajo 19,49 has; el
cambio total asciende a 1 493,54 has; aquí el valor de intercambio juega un papel primordial,
puesto que éste es el que indica que a pesar de la relativa “persistencia” hay una dinámica
subyacente, el valor de intercambio es equivalente al 98% del cambio total (cuadro 5) y los
parámetros calculados a partir de la matriz, indican que este uso cuenta con una ganancia
considerable, pues su valor asciende al 49,4 % del área final de la categoría.
En cuanto a los bosques secundarios, los resultados muestran una permanencia del 37,3%; si
bien es cierto es un valor alto y en una primera instancia da la idea de un buen estado de
conservación, el análisis más a fondo indica la existencia de un proceso de cambio interesante
en el cual, los valores iniciales subestiman la verdadera transición.
La dinámica identificada en la microcuenca presenta los mismos patrones que se dan a nivel
nacional, es decir, el proceso de regeneración que existe en algunas zonas de la microcuenca
invisibilizan el proceso de pérdida que se da en otras áreas de la misma, como se mencionaba
anteriormente, esta es una dinámica que se da a nivel de país. Así lo demuestra el estudio
realizado por el Fondo Nacional de Financiamiento Forestal (FONAFIFO) en el 2011, en el
cual se determinó que a pesar que el país presenta una tasa de aumento del 1%21
en su
19 Principalmente por la caída del precio del ganado, la baja demanda para carne y productos lácteos a nivel del
país 20 Existen pasturas abandonadas por incremento en la mano de obra, baja rentabilidad y cuatrerismo 21 El dato que maneja el FONAFIFO fue obtenido de la evaluación de la cobertura forestal en el periodo 2005 –
2010 y el aumento está dado por los procesos de regeneración y recuperación en las zonas con algún sistema
de protección estatal
76
cobertura forestal, las tasas de deforestación bruta22
indican una disminución que va en un
rango aproximado de 144 398– 224 406 has23
para un periodo de cinco años de evaluación
(Saénz et al. 2011), lo cual significa que existe una pérdida anual que va entre 0,5 y 0,88%.
En un primer análisis se ha podido evidenciar un cambio neto de 240 has de bosque, que se
traduce en pérdidas (cuadro 5), sin embargo este valor no refleja la pérdida real de la
categoría, pues la literatura indica que, el valor neto calcula, el cambio absoluto entre los
periodos t1 y t2 por lo tanto su estimación da un primer indicio sobre los cambio en la
categoría analizada (Pérez y Bosque 2008). Así, haciendo un análisis más a fondo, se puede
aseverar que la transición real consistió en casi tres veces a lo expuesto de manera inicial.
Las pérdidas reales de este uso alcanzan el 25% con respecto al año 1997 (cuadro 5) con una
tasa anual de decrecimiento que bordea el 1%, es decir, que durante el periodo en evaluación
se convirtieron 603,76 has a otros usos y cada año se pierden 43,12 has de bosque secundario.
Estos datos en términos globales (a nivel de la microcuenca), corresponden únicamente al 7%
del total de la superficie de la unidad de estudio, sin embargo las cifras dan una idea de las
presiones a las que están expuestas las zonas boscosas, así como también es evidente que a
pesar de la existencia de una normativa que desde 1996 restringe y prohíbe el cambio de uso
de suelo (Art. 2 y Art. 19 de la Ley Forestal 7575), aún faltan mecanismos de control estatal,
comunal y local que permitan lograr los objetivos propuestos por esta ley.
22 En el estudio se entiende como: deforestación bruta, a la pérdida de cobertura en un periodo dado; se
correlaciona con la pérdida de calidad de la cobertura boscosa y en el cual no se considera la regeneración. 23 La alta diferencia en el rango estimado se debe a la presencia de nubes en el momento del análisis espacial
77
Cuadro 5. Valores que determinan transiciones para cada categorías de uso de suelo
mapeadas, superficie en hectáreas
Usos
de
suelo
Año
1997
Año
2011 Ganancias Pérdidas Cambio
neto Intercambio
Cambio
total
Relación
t1 t2 P/G G/P
PF 194 295 168,91 68,30 |100,61| 136,595 237,21 0,40 2,47
BS 2442 2202 363,73 603,76 |-240,03| 727,460 967,49 1,66 0,60
C/T 485 436 304,63 354,49 |-49,87| 609,255 659,12 1,16 0,86
CA 353 510 327,13 169,67 |157,46| 339,345 496,80 0,52 1,93
CP 495 585 315,77 226,40 |89,38| 452,790 542,17 0,72 1,39
PZ 2703 2683 737,02 756,51 |-19,49| 1474,045 1493,54 1,03 0,97
IN 392 175 68,40 285,26 |-216,86| 136,790 353,65 4,17 0,24
UAH 188 78 56,61 166,39 |-109,78| 113,220 223,00 2,94 0,34
SD 77 114 94,86 57,40 |37,46| 114,805 152,26 0,61 1,65
ZU 292 535 257,04 13,93 |243,10| 27,865 270,97 0,05 18,45
CAA 5 14 8,10 0,09 |8,01| 0,185 8,20 0,01 87,59
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, CT= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
En letra negrita, se muestran los principales usos que presentaron los cambios totales más notables
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
Ganancias y pérdidas
Figura 11.a) Dinámica de pérdida y ganancia neta (has) y b) tasa de cambio (en
porcentaje) de las categorías identificadas en la microcuenca del Río Purires
Fuente: Elaboración propia
-300.00
-200.00
-100.00
0.00
100.00
200.00
300.00
PF
BS
C/T CA CP PZ IN
UA
H SD ZU
CA
A
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
PF
BS
C/T CA CP PZ IN
UA
H SD ZU
CA
A
78
Por otro lado, el porcentaje de superficie que estuvo expuesta a cambios corresponde a
2 702,5 has, lo cual indica que la tasa de cambio (ganancia o pérdida) en la microcuenca es
del 2,53% o 193 has. Las transiciones más importantes en términos de incrementos netos de
superficie corresponden a cuatro usos de suelo: zonas urbanizadas, cultivos anuales, cultivos
perennes y plantaciones forestales tal como se puede apreciar en la figura 11a.
La categoría que presenta cambios más drásticos, corresponde a los cuerpos de agua
artificiales, aunque en términos netos no se visualiza su incremento, su tasa de cambio (figura
11b) indica que ésta es la categoría con mayor aumento en superficie, sin embargo para el
presente estudio no se dará énfasis a este uso, pues su área de ocupación no es representativo
para los objetivos que persigue la presente investigación, no obstante es importante mencionar
que su incremento se da básicamente en la zona de Coris, esto ocasionado por el crecimiento
del área industrial que ha experimentado esta zona en los últimos 20 años (Quesada 2012)24
.
Los cuerpos de agua corresponden básicamente a las relaveras de las fábricas de cemento y
vidrio así como plantas de depósito de aguas residuales provenientes de industrias dedicadas a
la producción de alimentos, depósitos, que valga la aclaración, no necesariamente cuentan con
un tratamiento post-uso y son descargadas directamente a los cursos de agua.
Otro cambio significativo constituye el incremento de las áreas urbanizadas, en el año base
esta categoría ocupaba el 3,8% de la superficie total del área de estudio y para el 2011 duplicó
su área de ocupación. Los datos obtenidos muestran que hubo un cambio total de 271 has de
las cuales 257,04 has corresponden a ganancias, en este caso se asumirá que el cambio real es
equivalente al total de las ganancias, pues, en el análisis de transición se detectó un porcentaje
de pérdida de esta cobertura lo cual de acuerdo al modelo estimado por Velázquez et al.
(2002) se corresponde con un “falso cambio”, que para este caso es equivalente a 13 has o
2,5% del área actual de la categoría evaluada .
De manera general, es evidente que la tendencia de cambio es alta, inclusive el valor
correspondiente a la tasa de conversión indica que existe un crecimiento anual equivalente al
4,41%. Nuevamente esto se corresponde con lo expuesto por González (1993) en relación a la
dinámica de las zonas rurales y su proceso de conversión a áreas urbanas, así mismo, Veas
(2011), corrobora esta tendencia mencionando cómo la dinámica socioeconómica que ha
experimentado en los últimos años esta zona ha influido en la incorporación paulatina de
nuevas actividades de tipo agrícola, aumento del área industrial y procesos de expansión
urbanística.
24 Comunicación personal: Víctor Quezada morador del sector de Coris
79
Para la categoría “cultivos anuales”, la dinámica es bastante similar, existe un aumento
considerable con miras a seguir expandiéndose en años futuros. La producción hortícola de la
zona ha tenido un incremento importante en los últimos años, el porcentaje de crecimiento con
relación al año base fue del 44, 6%, su cambio neto muestra una ganancia de 157,46 has y el
índice de ganancia/pérdida mostró que para el periodo evaluado su superficie ganó el doble en
relación a la superficie que migró a otra categoría.
Este aumento puede responder, al estímulo generado por la gran demanda de productos
hortícolas, principalmente desde los supermercados y cadenas de comida rápida de la ciudad
de Cartago, esta tendencia es corroborada con el estudio realizado por el MAG en el año 2011
a la asociación AGRITEC, en el cual se determina que el 30% de agricultores de esta
asociación destinan su producción a los centros antes mencionados. Aunque este tipo de
actividad productiva no tiene un área de concentración definida, se puede decir que las
mayores áreas de cultivo se encuentran ubicadas en las localidades correspondientes a
Guatuso, Higuito y San Isidro. Para el último año de evaluación (2011) la superficie de
ocupación de esta categoría fue de 6,7% correspondiente a 510, 26 has.
Finalmente, se evalúa el comportamiento de la categoría correspondiente a “plantaciones
forestales”, ésta presenta un aumento neto y una tasa de incremento anual bastante
homogénea, en términos porcentuales, la categoría tiende a ganar anualmente un aproximado
de 3% de cobertura y su distribución está concentrada en la zonas medias-altas de la
microcuenca especialmente en las cercanías de los poblados de Alto Quebradilla, Copalchí y
Guatuso. La relación “ganancia/pérdida” indica que la categoría durante los años evaluados,
ganó alrededor de 2,47 veces más en relación a la superficie que perdió durante este periodo
(cuadro5).
En las figuras 11a y 11b, las barras con valores por debajo de cero indican las categorías que
estuvieron expuestas a algún tipo de pérdida en su cobertura, además de los bosques, de los
cuales se analizó su dinámica en párrafos anteriores, otro uso que presenta cambios negativos
constituye la categoría correspondiente a “invernaderos”, este uso presenta una pérdida neta de
216 has, y un decrecimiento anual equivalente al 6%.
80
Dirección de cambio de uso entre categorías mapeadas
Para identificar las transiciones que se dieron entre categorías se utilizó el módulo LMC de
IDRISI, de esta manera se identificaron 91 transiciones (ganancias y pérdidas). En el cuadro 6,
se expone únicamente los cambios de mayor importancia dentro de cada categoría y en la
figura 12 se exponen los cambios en términos de macroprocesos: alteración/cambio;
deforestación, revegetación o sucesión y falso cambio. En los párrafos posteriores se
detallarán cada uno de estos procesos y sus aspectos más relevantes.
Cuadro 6. Transiciones entre categorías y tipología de cambio
Uso
inicial
(U1)
Uso final
(U2)
Pérdida de superficie de U1
en el periodo 1997-
2011(has)
Superficie en
transición (U1 a U2) Porcentaje
cambio Proceso
has
BS
CT
603,75
145,0 24,0
Deforestación CP 73,8 12,2
PZ 266,0 44,1
Otros usos 119,0 19,7
CA
CP
169,672
21,2 12,5
Alteración/cambio PZ 66,2 39,0
IN 18,7 11,0
ZU 53,6 31,6
Otros usos 10,0 5,9 Sin especificación
CP
CA
226,39
60,0 26,5
Alteración/cambio PZ 65,4 28,9
ZU 26,5 11,7
Otros usos 74,5 32,9 Sin especificación
CT
BS
354,492
152,2 42,9 Revegetación
CP 50,8 14,3 Alteración/cambio
PZ 95,9 27,0
Otros usos 55,6 15,7 Sin especificación
IN
CA
285,25
97,1 34,0 Alteración/cambio
PZ 161,2 56,5
Otros usos 26,9 9,4 Sin especificación
PF
BS
68,297
10,1 14,8 Revegetación
CT 13,3 19,5
PZ 24,7 36,2 Alteración/cambio
Otros usos 20,2 29,6
Sin especificación
Continuación de Cuadro 6. Transiciones entre categorías y tipología de cambio
81
Uso
inicial
(U1)
Uso final
(U2) Pérdida de superficie de U1
en el periodo 1997-
2011(has)
Superficie en
transición (U1 a U2) Porcentaje
cambio Proceso
has
PZ
BS
756,512
167,2 22,1 Revegetación
CT 121,8 16,1
CA 119,5 15,8 Alteración/cambio
CP 109,2 14,4
ZU 93,2 12,3
Otros usos 145,7 19,3 Sin especificación
SD
BS
57,402
8,3 14,4 Revegetación
CA 6,6 11,4
Alteración/cambio PZ 15,1 26,3
ZU 12,2 21,2
Otros usos 15,3 26,7 Sin especificación
UAH
CP
166,38
44,5 26,7
Alteración/cambio PZ 36,3 21,8
ZU 23,2 13,9
Otros usos 62,5 37,5 Sin especificación
ZU Todos los
usos 13,932
Sin especificación
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, CT= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
En negritas se indica las transiciones más importantes dentro del macroproceso “cambio/alteración”
Fuente: Elaboración propia
1. Alteración o cambio: Se identifica como “alteración o cambio” a cualquier transición
que suponga cambios desde un uso con intervención antrópica a cualquiera otra
categoría del mismo tipo. Este proceso es equivalente al 63,14% de las 2 702,5 has que
cambiaron desde 1997 al 2011. En la figura 12 se pueden observar cómo se dieron los
cambios espacialmente a nivel de toda la microcuenca, sin embargo únicamente se
detallarán los procesos más importantes.
82
Figura 12. Procesos de cambio a nivel de la microcuenca del Río Purires
A/C= Alteración o cambio; DF= Deforestación; RV=Revegetación o sucesión y FC=Falso cambio
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
La transición más significativa se llevó a cabo desde la categoría “invernaderos hacia
pastizales” (figura 13), esta categoría aportó con 161,2 has a la superficie total de PZ
(cuadro 6) y estuvo espacialmente ubicado en las zonas de Coris y Bermejo (zona norte
de la microcuenca) así como en la zona de Barrancas, Sabana y San Isidro tal como se
expone en la figura a continuación.
83
Figura 13. Transición desde la categoría “Invernaderos” a “Pastizales”
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
En el caso de los pastizales, se identificó que esta categoría aportó básicamente a tres
tipos de uso: en las zonas medias –altas de la microcuenca las transiciones fueron hacia
cultivos perennes, la pérdida de 109,2 has en la categoría de pastizales supuso una
ganancia del 18,7% del total de la superficie de CP al 2011.
Estos cambios se dieron principalmente cerca de los poblados Tablón, Quebradilla y
Tobosi, mientras que, el proceso de cambio hacia cultivos anuales se dio básicamente en
la zona sur-este, en los poblados de Guatuso, San Isidro e Higuito aunque también hay
cambios considerables en la zonas de Tablón y Quebradilla y en menor proporción en
Coris y sus alrededores; el aporte total hacia esta categoría fue del 24,4%. La última
transición estuvo dirigida a la categoría de “zonas urbanizadas”, el aporte fue del 17,4%
y aunque su ubicación espacial estuvo claramente concentrada en la zona más baja de la
microcuenca también se dan cambios de este tipo en las zonas medias y altas (figura 14).
84
Figura 14.Transición desde la categoría “Pastizales” a “Cultivos anuales, Cultivos perennes
y Zonas urbanizadas”
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
2. Deforestación: Este proceso está asociado a la pérdida de cobertura arbórea, por lo tanto
cualquier cambio existente de bosque a cualquiera de las otras categorías significa un
proceso de deforestación. Los resultados indican que este proceso abarcó un total de
17% del total de la superficie de cambio. La transición más importante se da entre
Bosque y Pastizales la superficie que migra desde la categoría 1 a la categoría 2 es
correspondiente a 266 has que equivale al 10% del total del área final de PZ. Este tipo de
transición es generalizado a nivel de toda la microcuenca con una mayor concentración
en la zona sur oeste entre los poblados Tablón, Patio de agua y Palo blanco.
3. Revegetación: Es una dinámica que se ha llevado a cabo desde los años 90’s en Costa
Rica, tal como se vio en apartados anteriores, este proceso se debe en gran medida a la
implementación de políticas y mecanismos que el Estado Costarricense estableció a raíz
de las altas tasas de deforestación que presentaban entre los años 50’s y 80’s: En la
microcuenca el porcentaje de revegetación corresponde al 18,34% y está dado por todas
las transiciones dadas desde cualquier uso (excepto las zonas urbanizadas) hacia
charrales o bosque secundario. Los usos que más han aportado a este proceso son
charrales con 42% (152 has) y pastizales con 167 has (22%).
85
Escenario tendencial del uso del suelo 2020
Una vez que se obtuvieron los resultados entre los periodos 1997 – 2011, se generó un mapa
tendencial al 2020, para este mapa se utilizó el software utilizado fue IDRISI versión Selva y
de los datos generados se obtuvo la siguiente información.
Cuadro 7. Matriz de probabilidad de cambio de uso para cada categoría . Año2020
Usos de
suelo PF BS C/T CA CP PZ IN UAH SD ZU CAA
PF 0,77 0,02 0,06 0,00 0,02 0,08 0,00 0,01 0,01 0,02 0,00
BS 0,01 0,84 0,05 0,00 0,02 0,07 0,00 0,00 0,01 0,01 0,00
C/T 0,04 0,28 0,38 0,01 0,10 0,16 0,00 0,02 0,02 0,00 0,00
CA 0,00 0,00 0,00 0,65 0,05 0,13 0,05 0,00 0,01 0,10 0,00
CP 0,04 0,02 0,01 0,10 0,68 0,08 0,04 0,01 0,01 0,03 0,00
PZ 0,02 0,04 0,04 0,03 0,03 0,81 0,01 0,01 0,01 0,02 0,00
IN 0,00 0,00 0,00 0,23 0,00 0,34 0,39 0,00 0,03 0,00 0,00
UAH 0,03 0,04 0,07 0,10 0,26 0,15 0,03 0,18 0,05 0,10 0,00
SD 0,00 0,08 0,06 0,08 0,05 0,16 0,00 0,08 0,37 0,12 0,00
ZU 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,97 0,00
CAA 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 0,99 PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, C/T= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
En la matriz de probabilidades (cuadro 7) se puede observar que el pronóstico presenta un alto
nivel de estabilidad, condición que se da principalmente para las categorías pastizales y
bosques con probabilidades de permanencia que van de 0,81 a 0,84 respectivamente, los usos
que presentan probabilidades medias de cambio, corresponden a las categorías de charrales,
invernaderos y unidades agrícolas heterogéneas que ganan superficie a bosques, pastizales y
cultivos perennes respectivamente.
Por otro lado en el cuadro 8, se muestran los cambios (en términos de áreas) ocurridos para los
tres años en evaluación. Como se observa, la categoría de bosques sigue perdiendo superficie;
el cambio ocurrido entre el periodo 2011 al 2020 fue de 114, 9 has; esto equivale al 4,7% del
total de superficie inicial. De manera similar ocurre para el uso “pastizales” que pierde
aproximadamente el 4,4% de su superficie de ocupación.
86
Cuadro 8. Superficies por categoría mapeada para los años 1997, 2011 y 2020
Usos de
suelo
1997 (t1) 2011 (t2) Cambio
t2-t1 Tasa de
cambio 2020 (t3)
Cambio t3 - t2
Tasa
de
cambio
Área
(has) %
Área
(has) %
Área
(has) %
Área
(has) % Área (has) %
PF 194,40 2,50 294,80 3,90 100,40 3,02 334,80 4,40 40,00 0,91
BS 2442,00 32,00 2202,30 28,90 -239,70 -0,74 2087,40 27,40 -114,90 -0,38
CT 485,50 6,40 435,80 5,70 -49,70 -0,77 421,70 5,50 -14,10 -0,23
CA 352,80 4,60 510,30 6,70 157,50 2,67 534,00 7,00 23,80 0,32
CP 495,30 6,50 584,80 7,70 89,50 1,19 606,70 8,00 22,00 0,26
PZ 2703,00 35,40 2683,30 35,20 -19,70 -0,05 2629,80 34,50 -53,50 -0,14
IN 392,10 5,10 175,20 2,30 -216,90 -5,59 136,90 1,80 -38,30 -1,75
UAH 187,50 2,50 77,80 1,00 -109,70 -6,09 70,40 0,90 -7,40 -0,71
SD 76,50 1,00 113,80 1,50 37,30 2,88 114,10 1,50 0,40 0,02
ZU 292,20 3,80 535,30 7,00 243,10 4,42 677,40 8,90 142,00 1,70
CAA 5,50 0,10 13,50 0,20 8,00 6,62 14,00 0,20 0,50 0,26 PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, C/T= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
Fuente: Elaboración propia
Análogamente, se puede observar que el uso que presenta una mayor tendencia a ganar
superficie corresponde a la categoría “zonas urbanizadas”, ésta contó con un incremento del
48% con relación al periodo inicial y al igual que en el periodo (1997-2011) su crecimiento
básicamente se da en las zonas más bajas y planas de la microcuenca (figura 15).
87
Figura 15. Usos de suelo de la microcuenca del Río Purires periodos 2011 y 2020
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, CT= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, IN= Invernaderos, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas, CAA= cuerpos de agua artificiales
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
Zonas potenciales de recarga hídrica. Características y dinámica de uso de suelo
Identificación y caracterización de nacientes identificadas
Como establece Matus (2008), la primera actividad para poder identificar las potenciales
zonas de recarga de un determinado sector es la ubicación y caracterización de las nacientes o
manantiales. Con la ubicación de éstos, se puede tener una idea de la dirección del flujo del
agua, pues de manera general ésta se mueve desde los lugares de mayor presión hacia los de
menor presión y/o por gravedad de las partes más altas a las bajas, por lo tanto es lógico
pensar que la recarga normalmente se produce en las zonas topográficamente elevadas o
intermedias. Así, se supone que las zonas potenciales de recarga se encuentran aguas arriba de
cualquier zonas de descarga (manantiales, nacientes, ojos de agua) Auge (2009).
88
Para las localidades en estudio se identificaron 13 manantiales, éstos se encuentran
distribuidos en rangos altitudinales que van desde los 1 466 en Coris hasta 1 710 msnm en San
Isidro tal como se observa en el cuadro 9.
Cuadro 9. Principales características de las nacientes identificadas para las localidades de
Coris, Guatuso y San Isidro
Localidad Nombre
Naciente
Altitud
msnm
Caudal
registrado
(l/s)
Dirección de
flujo
Uso de suelo en
100 m (ley
75757)
Coris
Aguacate 1532 1,70 NE-SO (194°) C/T/UAH
Aguacate 1 1637 0,21 NO-SE (235°) BS/PZ
Bertilia 1466 0,2 NO-SE (130°) CT/PZ
Guatuso
Gt1 1738 0,64 SE-NE (293°) BS
Gt2 1814 0,04 SE-NE (310°) BS/PZ
Gt3 1811 0,2 SE–NO (173°) BS/PZ
Gt4 1831 0,04 SE-NO (320°) BS
Gt6 1683 0,06 S-N (10°) BS/PZ
Gringo 1 1783 0,2 …… BS/PF
Gringo 2 1769 0,6 SE-NO (310°) BS
Gt7 1675 0,178 SE-NE (2°) BS
San Isidro El gringo 1710 1,6
25 Sd BS
Lobo 2 1692 0,53 SE-NO (290°) BS NE=Noreste; SO=Suroeste; SE=Sureste; NO=Noroeste; S=Sur; N=Norte; Sd=Sin datos
CT=Charrales/tacotales; UAH=Unidades agrícolas heterogéneas; BS=Bosque secundario; PZ=Pastizales;
PF=Plantaciones forestales
Fuente: Elaboración propia con base en información de campo
La localidad de Coris, cuenta con tres captaciones: Aguacate, Aguacate 1 y Bertilia que dotan
de agua a 270 usuarios. Éstas se constituyen en las tres únicas fuentes de suministro de la
localidad. En conjunto producen aproximadamente 182,3 m3/día
26, lo que representa
5 469 m3/mes. A pesar de contar con caudales relativamente bajos 1,70 l/s, 0,21 y 0,20 l/s,
hasta la actualidad no se han presentado problemas de desabastecimiento. Sin embargo crece
la preocupación entre las personas que administran el recurso pues en los últimos meses han
presenciado una disminución del caudal en más del 50% (Macís 2012)27
. En relación a la
demanda del recurso, en Coris, cada usuario consume aproximadamente 15 m3, con mínimos
25 El aforo de esta naciente se realizó directamente en el tanque de reunión denominado “el cubano”, pues el
total de agua captada es conducida a este reservorio 26 Los aforos se realizan de manera periódica y se cuenta con registro desde octubre del 2011 27 Comunicación personal: Sr. Manuel Macís fontanero/administrador de la ASADA de Coris
89
de 9 m3 y máximos de 40m
3, lo que representa una demanda aproximada de 4 050 m
3
mensuales, a su vez, esto indica que existe aún un excedente del 26,31% del recurso para
poder abastecer las necesidades hídricas de la población. El consumo per cápita en esta
locación está en correspondencia con lo establecido
En Guatuso se identificaron 8 nacientes que son aprovechadas por la ASADA. A pesar de ser
el sector con mayor número de nacientes presenta los caudales más bajos (cuadro 9),
considerando la totalidad de nacientes, la producción de agua se estima en 153,79 m3/día
(4 613,7 m3/mes), cantidad que sirve para abastecer a un aproximado de 740 usuarios (148
abonados). La demanda del suministro28
es de aproximadamente 3 714,95 l/persona/mes
Aunque el caudal total es escaso, hasta el momento no se han reportado cortes de agua debido
a baja disponibilidad del recurso, sin embargo de manera constante se buscan nuevas fuentes
abastecedoras del recurso (Montoya y Díaz 2012)29
.
A diferencia de las dos ASADAS anteriores, en San Isidro se utilizan aguas provenientes tanto
de fuentes superficiales como subterráneas. Para el presente estudio se ubicaron y tomaron en
consideración dos de las cuatro nacientes captadas por la ASADA: Lobo 2 y “El gringo”,
éstas, generan alrededor de 184 m3/día y sirven para dotar de agua a 4 000 usuarios (600
abonados). Un estudio de consultoría llevado a cabo en la zona de estudio, determinó que en
total, la ASADA capta un caudal de 1 013,4 m3/día
30 (30 402 m
3/mes), es decir que las dos
nacientes consideradas aportan con el 18, 16% del caudal total. En cuanto a la demanda
existente se ha calculado que aproximadamente por persona en este sector se consume 20
080,8 m3/mes, lo cual existe un excedente del 33.94%.
Identificación de zonas potenciales de recarga hídrica para las localidades de Coris,
Guatuso y San Isidro.
Para la delimitación de las áreas de interés, el parámetro más importante fue la dirección del
flujo de agua en cada naciente. Éste permitió identificar en una primera instancia las zonas en
las cuales potencialmente se da el proceso de recarga hídrica (figura 16).
Asimismo, para cada sector seleccionado, se realizaron tanto observaciones y mediciones en
campo como recolección de muestras de suelo para análisis en laboratorio. El análisis de estos
resultados se basó en las características texturales y su relación con el conjunto de variables
28 Para el cálculo de la demanda del recurso, tanto para Guatuso como para San Isidro se tomó la cifra estimada
por Veas (2011) para tres localidades de la microcuenca en estudio (167,34 l/día) 29 Comunicación personal: Porfirio Montoya (secretario) y Antonio Díaz (Fontanero) 30 El aforo realizado por los técnicos de la Empresa consultora ICEA S.A, indica que el caudal total es de
11,73 l/s, este dato fue obtenido directamente en la ASADA
90
complementarias. Los resultados obtenidos son de tipo referencial y se exponen para cada
localidad.
Figura 16. Delimitación de zonas potenciales de recarga para las localidades Coris, Guatuso
y San Isidro
Fuente: Adaptado de Veas (2011), los rangos en la figura establecen 1: bajo nivel de infiltración y 5: alto nivel
de infiltración.
Las áreas que abastecen de agua a los manantiales identificados, tal como se puede observar
en la figura 16, se ubican en las zonas con niveles medios – altos de infiltración (color
amarillo y verde). En el caso específico de Coris (figura 16a), en la zona de recarga
identificada para las nacientes Aguacate y Aguacate1, la figura muestra valores que indican
bajo nivel de infiltración, esto a pesar de ser un área con condiciones favorables para que la
recarga se lleve a cabo (relieves ondulados, superficies cóncavas, suelos con texturas francas)
elementos que Matus (2008) destaca como importantes en una zona de recarga hídrica, sin
91
embargo el uso del territorio influye y es un factor determinante en estos procesos, pues de su
manejo depende que los suelos mantengan las condiciones adecuadas para que la recarga sea
efectiva o no.
Coris
En primera instancia se puede observar que, para la localidad de Coris (figura 16a), se
identificaron dos áreas de importancia hídrica, la primera, correspondiente a las nacientes
aguacate y aguacate 1 con una superficie de 83, 25 has y, para Bertilia se determinó un área de
13, 23 has.
A continuación en el cuadro 10, se exponen los resultados que se obtuvieron de las muestras
colectadas en campo en las zonas en alusión, las mismas que sirvieron para determinar las
características físicas de los suelos de estas áreas de importancia hídrica. Los datos en color
azul corresponden a una interpretación cualitativa de algunas características físicas de los
suelos en función de las clases texturales (Nuñez 1981) y los datos en color gris muestran los
resultados que se obtuvieron en laboratorio.
Cuadro 10. Resultados de muestras de suelos para la localidad de Coris. Laboratorio INTA
Uso de
suelo Símbolo
textural
Capacidad
de retención
de humedad Aireación
Arena
(%) Limo
(%) Arcilla
(%) DA
(g/cm3) MO
(%) H (%)
K (cm/h)
BS FAa Media Regular
48 20 32 1,1 1,88 18,26 7,52
C/T FAL 18 52 30 1,14 1,75 18,51 16, 08
PZ
Aa
Media-alta Regular 36,47 26,67 36,00 1,9 1,1 19,0
6,01
FAa
FA
Fa baja Excelente
a buena (>60mm)
32 34 34 1,09 1,66 17,56
Promedio general 33,89 33,56 32,56 1,11 1,83 18,50 18,09
BS= Bosque secundario; CT= Charrales/tacotales; PZ= Pastizales
FAa=Franco arcillo arenoso; FAL=Franco arcillo limoso; Aa=Arcillo arenoso; FA= Franco arcilloso y Fa=
Franco arenoso
DA= densidad aparente; MO = Materia orgánica; H=Humedad, K=conductividad hidráulica Fuente: Grassi 1976 citado en Valverde 1998 y CENICAFE 1975 citado y modificado en Núñez 1981
Por ser la textura del suelo una de las características básicas del suelo, el análisis de los datos
obtenidos se realizará en función de ésta. Núnez (1981) indica que la textura de un suelo es
muy importante pues esta característica influencia otras propiedades hídricas, la fuerza o
succión con que es retenida el agua por los coloides o arcillas del suelo y el rango de
92
disponibilidad de agua para las plantas. También, determina parcialmente el grado de
aireación del suelo, ya que dependiendo del tipo de textura predominante se puede estimar la
presencia de macroporos o microporos, los mismos que están asociados a procesos de
aireación y desplazamiento del agua a capas más profundas.
En la localidad de Coris, los suelos pertenecen al orden Inceptisoles, son estructuras jóvenes
con escaso desarrollo pedogenético que presentan un horizonte cámbico (ATLAS 2008). En
este sector los suelos presentan clases texturales de tipo franco-arcillo-arenoso en áreas de
bosque, franco-arcillo-limoso en charrales y variaciones de arcillo-arenosa a franco-arenosa en
zonas de pastizales.
Por las características texturales del suelo, se puede inferir que en el área, los suelos presentan
poros de tamaño intermedio con capacidad de aireación regular y capacidad de infiltración
media, tal como se puede observar en el cuadro 10.En este sentido, Nuñez (1981), indica que
la infiltración o velocidad con que el agua penetra en la superficie del suelo, está directamente
relacionada a la textura de un suelo, ésta es mayor en suelos de textura gruesa (arenosa, franco
arenosa, arenosa franca) que en suelos de textura fina o pesados, como los arcillosos.
Otros factores que también tienen gran influencia en las características hídricas de los suelos
son densidad aparente y materia orgánica. Los resultados de laboratorio arrojan valores de
densidad aparente medios (1,1 g/cm3) y valores de materia orgánica bajos
31 (1,10 a 1,14%).
En este contexto, Cabalceta y Henríquez (2012), sugieren que la relación existente entre estas
variables se da de manera inversamente proporcional, altos contenidos de materia orgánica
disminuyen los valores de densidad aparente debido a que sus componentes son menos densos
que los componentes minerales, esta característica en la mayoría de los suelos es el principal
agente estimulante de la formación y estabilización de los agregados, característica
importante que se relaciona con el movimiento del agua en el suelo. Por otro lado, Thompson
y Troeh (1988), atribuye altos valores de densidad aparente a la existencia de problemas de
compactación de suelos, dados principalmente cuando en un área existe sobrecarga animal y
compactación por maquinaria agrícola.
Lo interesante de esta zona es que pese a que presenta niveles de densidad aparente que
sugieren compactación del suelo y niveles bajos de materia orgánica, los resultados
correspondientes a conductividad hidráulica indican que en esta zona el agua se mueve a
través del perfil de manera rápida (18,09 cm/h), por lo tanto, éste se constituye en un buen
indicador que determina un proceso de recarga hídrica eficiente. La razón a la que se puede
31 Se considera alto contenido de MO si los porcentajes son mayores a 4,5; medios si MO está entre 1,8 – 4,5 y
bajo si MO es menor a 1,8 (Núñez 1981)
93
atribuir esta particularidad, es básicamente a que es una zona de falla geológica con presencia
de rocas muy permeables (molejón) y con altos niveles de fractura.
Guatuso:
De la misma manera, para Guatuso (figura 16b) se identificó un área correspondiente a
62,97 has; para la delimitación de esta área se contemplaron las tres nacientes ubicadas en las
cotas más bajas pues se asume que todas las nacientes de esta localidad por la cercanía entre
ellas, ubicación altitudinal, condiciones biofísicas del sector, presentan un área de recarga en
común.
De acuerdo con la información cartográfica del Atlas (2008), los suelos de esta localidad
presentan características ándicas; son suelos minerales formados a partir de cenizas volcánicas
con baja saturación de bases, tienen 60% o más de ceniza volcánica vítrea no calcárea en su
composición y se ha determinado que en profundidades de hasta 35 cm se pueden encontrar
densidades aparentes con valores < 0,85 g/cm3 (Mata 1996). Evaluando los resultados que se
obtuvieron de laboratorio, se puede observar correspondencia con lo descrito para este orden.
Cuadro 11. Resultados de muestras de suelos para la localidad de Guatuso. Laboratorio
CATIE
Uso de
suelo Símbolo
textural
Capacidad
de retención
de humedad Aireación
Arena
(%) Limo
(%) Arcilla
(%) DA
(g/cm3) MO
(%) H
(%)
BS
Fa Baja Excelente
a buena
60,2 29,6 10,1 0,8 8,0 83,4
C/T 74,5 19,6 5,9 0,6 11,7 125,1
PF 73,5 19,6 6,9 0,9 8,9 58,7
PZ
aF Baja
Excelente a buena 79,5 16,7 3,9 0,5 10,7 143,9
F Media Buena 50,5 32,8 16,8 0,9 4,8 54,7
Fa Baja
Excelente
a buena 65,8 23,4 10,8 0,7 8,6 103,3
Promedio general 68,43 23,19 8,36 0,73 9,21 92,23 BS= Bosque secundario; C/T= Charrales/tacotales; PF= Plantaciones forestales; PZ= Pastizales
Fa=Franco arenoso; aF=arenoso franco; F= Franco y Fa= Franco arenoso
DA= densidad aparente; MO = Materia orgánica; H=Humedad
Fuente: adaptado de Grassi 1976 citado en Valverde 1998 y CENICAFE 1975 citado y modificado en Núñez
1981
En campo se encontraron suelos con profundidades que van desde 30 cm en las zonas
correspondientes a los pastizales y charrales, hasta profundidades mayores a 50 cm en la zonas
de bosques. Las texturas encontradas corresponden a clases texturales de tipo franco hasta
arenoso franco con porcentajes de arena que alcanzan valores altos, en promedio para el sector
94
de estudio, los valores llega a 68,4% lo que indica que la estructura del suelo presenta poros
grandes que facilitan el movimiento del agua, pues un suelo arenoso retiene el agua con menor
fuerza (Nuñez 1981).
Los valores de densidad aparente (DA) que arrojaron los análisis de laboratorio, se
corresponden con lo citado en la literatura para suelos de tipo volcánico (Valverde 1998,
Cabalceta y Henríquez 2012). Los datos con densidades aparentes más bajas se registraron en
áreas ocupadas por charrales (0,56 g/cm3). Aquí es importante destacar, que el valor de
densidad puede dar una idea sobre los procesos de recuperación/revegetación que se
desarrollan en el sector, es decir, éste parámetro por ser un indicativo del grado de
compactación, porosidad y desarrollo de la estructura radicular (Donoso 1992); refleja los
cambios acontecidos no sólo en cuanto a la estructura del suelo sino también puede dar una
idea de la influencia de la estructura vegetal y sus procesos de cambio (FAO 2009).
En cuanto al valor más alto de DA, éste fue registrado en suelos cuyo uso está destinado a
plantaciones forestales (0,89 g/cm3). Algunos estudios(Broquen et al. 2000); León-Gamboa et
al. (2010), determinaron que en suelos con este tipo de uso, existe una reducción de la
porosidad que ocasiona una redistribución de tamaño de poros, es decir se produce una
pérdida de la porosidad gruesa que se transforma a una porosidad pequeña (Tamur et al. 1990
citado en Broquen et al 2000), reduciendo así la funcionalidad hidrológica de los ecosistemas.
Los valores identificados en esta localidad no difieren en gran magnitud entre sí, de hecho
todos estos datos se corresponden con los valores de densidades aparentes bajas32
que
caracterizan a los andisoles (Nuñez 1996). Lo cual indica que presenta suelos con una buena
estructura que aunado con su textura determinan condiciones favorables para los procesos de
recarga hídrica.
San Isidro
Finalmente para San Isidro se identificó un área equivalente a 153,9 has (figura 16c). Esta
localidad presenta el área más extensa de las dos localidades antes mencionadas, no obstante
es importante considerar que dentro de esta zona, en la franja altitudinal comprendida entre
1 888 y 1936 msnm, se encuentran ubicadas las nacientes de la comunidad “La cangreja”. Se
tomó en consideración toda el área puesto que una de las nacientes que abastece a la población
de San Isidro se encuentra ubicada en este sector.
32 Densidades aparentes bajas están en un rango de 0.7 – 0.9 g/cm3
95
Los suelos de esta localidad son similares a los descritos para la zona de Guatuso, es decir, son
de tipo andisoles. Las clases texturales se distribuyen de la siguiente manera: texturas franco-
arenosas y franco-arcillo-arenosas en áreas de bosques, mientras que para la zona de charrales
predominaron las texturas arenosas y arcillo-arenosas y finalmente en la zona de cultivos se
encontró suelos arcillosos.
En el cuadro a continuación se muestran los resultados que se obtuvieron del análisis de
laboratorio.
Cuadro 12.Resultados de muestras de suelos para la localidad de San Isidro. Laboratorio
INTA
Uso de
suelo Símbolo
textural
Capacidad
de retención
de humedad Aireación
Arena
(%)
Limo
(%)
Arcilla
(%)
DA
(g/cm3)
MO
(%)
H
(%)
K
(cm/h)
BS Fa Baja
Excelente a
buena 60,0 24,0 16,0 1,1 0,9 24,7 39,6
FAa Media Regular 50,0 23,0 27,0 1,1 1,1 38,2 27,1
C/T a Baja
Excelente a buena
30,0 24,0 46,0 1,1 0,6 42,8 11,8
Aa Media Regular 49,0 15,0 36,0 1,1 0,6 38,0 21,7
CA A Alta Muy pobre 30,0 23,0 47,0 1,1 0,8 41,9 2,4
Promedio general 43,8 21,8 34,4 1,1 0,8 37,1 18,5 BS= Bosque secundario; C/T= Charrales/tacotales; CA= Cultivos anuales
Fa=Franco arenoso; FAa=Franco arcillo arenoso; a=arenoso; Aa= Arcillo arenoso; A= Arcilloso
DA= densidad aparente; MO = Materia orgánica; H=Humedad; K=Conductividad hidráulica
Fuente: Adaptado de Grassi 1976 citado en Valverde 1998 y CENICAFE 1975 citado y modificado en Núñez
1981
Los resultados que se obtuvieron para este sitio, muestran que a pesar de altos valores de
densidad aparente (para todos los puntos de muestreo 1,1 g/cm3) y los valores bajos de materia
orgánica (0,8%) los niveles de conductividad hidráulica se mantienen en rangos altos
(18,5 cm/h), es decir, que presentan buenas condiciones en los procesos de recarga. En la zona
de muestreo correspondiente a cultivos, se puede observar suelos con grandes cantidades de
arcilla (47%) que determinan tasas o niveles de conductividad hidráulica igualmente bajos (de
acuerdo a la escala de categorización de Cabalceta y Henríquez 2012).
96
Dinámica de uso de suelo en las zonas potenciales de recarga hídrica (ZPRH)
Cuadro 13. Valores que determinan transiciones para cada categorías de uso de suelo en las
zonas de Coris, Guatuso, San Isidro.Superficie en hectáreas
Uso de
suelo Año t1 Año t2 Persistencia Ganancias Pérdidas
Cambio
neto Cambio
total Tasa de
cambio
CORIS
PF 5,08 2,73 1,95 0,79 3,13 2,34 3,92 -4,33
BS 56,14 50,79 48,13 2,67 8,01 5,34 10,67 -0,71
C/T 8,62 7,46 1,98 5,49 6,65 1,16 12,14 -1,03
CP 0,02 0,00 0,00 0,00 0,02 0,02 0,02
PZ 26,49 34,12 24,55 9,57 1,94 7,63 11,51 1,82
UAH 0,00 0,44 0,00 0,44 0,00 0,44 0,44 SD 0,13 0,24 0,00 0,24 0,13 0,11 0,37 4,32
ZU 0,13 0,82 0,13 0,69 0,00 0,69 0,69 14,04
Total 96,60 76,73 19,87 19,87 17,73 39,74
GUATUSO
PF 3,58 2,69 0,64 2,05 2,94 0,89 4,99 -2,02
BS 44,42 42,80 41,15 1,65 3,26 1,62 4,91 -0,26
CH 2,76 1,26 0,00 1,26 2,76 1,50 4,02 -5,45
PZ 12,18 16,19 9,14 7,05 3,05 4,01 10,10 2,05
Total 62,94 50,93 12,01 12,01 8,02 24,02
SAN ISIDRO
PF 1,45 1,05 1,05 0,00 0,40 0,40 0,40 -2.27
BS 81,45 91,42 73,61 17,80 7,84 9,96 25,64 0.83
C/H 18,87 10,33 2,40 7,94 16,48 8,54 24,41 -4.21
CA 0,00 1,61 0,00 1,61 0,00 1,61 1,61 -------
PZ 48,86 46,10 36,56 9,54 12,30 2,76 21,84 -0.41
UAH 0,43 0,38 0,00 0,38 0,43 0,05 0,81 -0.79
SD 2,77 2,63 0,78 1,85 1,99 0,14 3,84 -0.36
ZU 0,00 0,31 0,00 0,31 0,00 0,31 0,31 -------
Total 153,82 114,39 39,43 39,43 23,76 78,86 PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, C/T= Charrales y tacotales, CA= Cultivos anuales,
CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas heterogéneas, ZU=Zonas
urbanizadas
En el cuadro anterior se exponen los diferentes usos del suelo de cada una delas zonas de
interés, de manera general se puede apreciar que el nivel de persistencia global es alto, los
97
niveles alcanzan porcentajes que van desde el 74 % al 80% (San Isidro 114,39 y Guatuso
50,93 has).Para las tres zonas, la categoría con mayor permanencia corresponde a “bosques
secundarios”, en todos los casos la permanencia supera el 50% en relación a la superficie total
de la zona de interés.
En la figura 17, se puede observar los procesos de cambio acontecidos en cada una de las
localidades. Para Coris el proceso de cambio más importante durante el periodo 1997-2011,
corresponde al aumento de pastizales (7.63 has), mientras que, el mayor proceso de pérdida
está relacionado con la categoría de bosques secundarios (5,34 has en cuadro 8), lo cual puede
estar explicado por el mayor nivel de accesibilidad de este sector en relación don los dos
restantes.
En el sector de Guatuso existe una permanencia que alcanza en total el 80,9% (50,93 has), en
donde la categoría “bosques secundarios” presenta los mayores niveles de estabilidad
(41,15%), mientras que en relación a los procesos de cambios de uso, se puede observar un
cambio negativo (pérdidas) relacionado a las categorías: bosques, charrales y plantaciones
forestales. El único proceso que incluye ganancia de superficie está dado por la categoría de
pastizales (4 has), sin embargo es una superficie de ganancia pequeña con relación al total del
área (6,35%).
Finalmente para el sector de San Isidro el proceso más evidente constituye el aumento en
cobertura en la categoría “bosques secundarios”, la misma que, en valores absolutos indica
una ganancia de 9,9 has en el periodo comprendido entre 1997 - 2011, es decir un aumento
anual de aproximadamente 0,6 has. Aunque se ve una disminución de los pastizales, también
la gráfica indica que hay un aumento paulatino en las categorías “cultivos anuales” y zonas
urbanizadas, esto puede estar influido por el hecho de que San Isidro es una de las localidades
con mayor concentración poblacional dentro de la microcuenca.
98
Figura 17. Dinámica de pérdida y ganancia neta (has) de las categorías identificadas en
ZPRH para el periodo 1997-2011 a) Coris; b) Guatuso; c) San Isidro
PF=Plantaciones forestales, BS= Bosque secundario, C/T= Charrales y tacotales, CA= Cultivos
anuales, CP=Cultivos perennes, PZ=Pastizales, SD=Suelo desnudo, UAH=Unidades agrícolas
heterogéneas, ZU=Zonas urbanizadas
En el cuadro 14 y figura 18, se muestra cada uno de los procesos identificados de acuerdo a
cada localidad de estudio. En éste se puede observar que el sector de Coris presenta los
mayores porcentajes de cambio (40,7%), así mismo, el proceso de deforestación es mayor en
esta localidad con casi siete veces en relación a Guatuso y dos veces a San Isidro.
Mientras que, en la localidad que existe un mayor proceso de revegetación corresponde a San
Isidro, seguido por Coris. Guatuso se excluye de este proceso pues en general el mayor
porcentaje de cobertura corresponde a bosques secundarios y los procesos de cambio son
mínimos.
-10.00
-5.00
0.00
5.00
10.00
PF BS C/T CP PZ UAH SD ZU
-2
-1
0
1
2
3
4
5
PF BS CH PZ
-10
-5
0
5
10
15
PF BS C/H CA PZ UAH SD ZU
99
Cuadro 14.Procesos de cambio llevados a cabo en las localidades en estudio
Proceso
Coris Guatuso San Isidro
Superficie
(has) %
Superficie
(has) %
Superficie
(has) %
Alteración o cambio 7.96 40.62 5.84 11.48 6.48 16.50
Deforestación 7.99 40.79 3.24 6.36 7.82 19.89
Revegetación 3.32 16.94 2.74 5.38 24.98 63.59
falso cambio 0.32 1.65 0.16 0.31 0.00 0.01
Figura 18. Modelo de deforestación aplicado a las zonas potenciales de recarga de Coris,
Guatuso y San Isidro
Fuente: Elaboración propia con base en: fotografías aéreas 1997 del Proyecto Terra 1998 e imágenes satélite
rapid eye 2011
En el gráfico 18, se muestra el uso de suelo para los periodos 1997, 2011 y 2020: En el área
correspondiente a Coris (Aguacate y Aguacate 1) se puede observar que aunque existe una
predominancia de áreas boscosas, los pastizales han ganado superficie principalmente en las
100
zonas aledañas al manantial (Aguacate 1). Esto supone un elemento que aumenta la
vulnerabilidad en las zonas de recarga, porque si bien es cierto, aunque los análisis de
laboratorio (expuestos en párrafos anteriores) indican que las condiciones actuales de los
suelos son favorables para que los procesos de infiltración a capas más profundas, sea
efectivo, varios estudios en diferentes regiones del mundo, demuestran que la sobrecarga
animal y actividades intensivas en las zonas de recarga generan afectaciones futuras en cuanto
a suministro de agua.
Otro aspecto que se puede observar en la figura con relación al escenario futuro, constituye el
aumento de zonas urbanas en áreas cercanas a los manantiales del sector. Aunque los procesos
de expansión urbana están concentrados en las zonas más bajas, estas áreas no son
excluyentes, tal como se muestra en la gráfica en alusión, de hecho, por los continuos cambios
que se han dado en los últimos años, de actividades de tipo agropecuaria a actividades de tipo
agroindustrial, así como actividades de tipo extractiva/minera y venta de mano de obra en
sectores terciarios, las condiciones socioeconómicas de la población sin duda han cambiado y
esto podría tener influencia en los procesos de expansión urbana.
Figura 19. Dinámica de uso de suelo en las zonas potenciales de recarga hídrica durante
1997, 2011 y 2020.
101
4.4. CONCLUSIONES
La dinámica, en cuanto a procesos de revegetación y deforestación en la microcuenca
del Río Purires, presentó la misma tendencia que se desarrolla a escala nacional, es
decir, existe un aumento de cobertura vegetal de aproximadamente 1,36%, similar al
aumento de cobertura vegetal que FONAFIFO determinó para el año 2010 (1% a nivel
del país).
A pesar de existir un aumento en la cobertura boscosa, es evidente un proceso de
deforestación subyacente, el cual asciende al 17% del total de la superficie de cambio,
y aunque espacialmente no tiene un área de concentración definida, se observaron que
los mayores cambios se dieron en la zona centro-norte de la unidad de estudio.
A nivel de la microcuenca la categoría de mayor incremento en el periodo evaluado
corresponde a las zonas urbanizadas con un aumento neto de 243, 10 has que equivale
al 83,25 % en relación al año inicial (1997), incremento que está relacionado al
proceso de conversión rural-urbano al que está expuesta la zona, dada su cercanía a
polos urbanos como Cartago y San José.
Las zonas potenciales de recarga hídrica en las comunidades estudiadas, el proceso de
revegetación en diversa magnitud, las mismas que, se dan en mayor porcentaje a nivel
de la localidad San Isidro (63,59%), mientras que por el otro lado, los procesos de
deforestación son más evidentes en la zona de Coris (40%).
Los mayores niveles de permanencia se concentran en Guatuso, esta localidad presenta
valores que alcanzan el 80,9% o 50,93 has respecto al total de su superficie.
La proyección al 2020 indica que la categoría de bosques secundarios pierde cobertura
en un 0,38% anual, mientras que las zonas urbanizadas tienden a ganar espacio,
principalmente en las zonas bajas de la microcuenca con un aproximado de 1,70 %
anual.
En cuanto a las características de las zonas potenciales de recarga hídrica, se determinó
que las propiedades físicas de los suelos a nivel de las tres localidades instituyen
condiciones favorables para dichos procesos, es decir, a nivel general éstos, presentan
una buena estructura, inferida por los valores de densidad aparente que van desde 0.73
g/cm3 en Guatuso a 1.1 g/cm
3 en Coris y San Isidro. Los niveles de porosidad,
asociados a la textura del suelo (altos contenidos de arena, en todas las localidades >
102
33%), indican que son suelos con gran capacidad de aireación y que permiten un
adecuado movimiento de agua a capas más profundas.
4.5. LITERATURA CITADA
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Yglesias, M. 2011. Integración de la dimensión espacio-temporal y los procesos sociales: el
caso del cambio de uso de la tierra del cantón de Hojancha, Costa Rica. Tesis Mag. Sc.
Turrialba, CR., CATIE. 147 p.
106
VI. ARTÍCULO 2: DETERMINACIÓN DE VULNERABILIDAD EN ZONAS
POTENCIALES DE RECARGA HÍDRICA DE TRES LOCALIDADES DE LA
MICROCUENCA DEL RÍO PURIRES, COSTA RICA UTILIZANDO SWAT COMO
HERRAMIENTA DE ANÁLISIS33
RESUMEN
Samaniego, N. 2013. Análisis de vulnerabilidad en zonas potenciales de recarga hídrica
por efectos de cambios de uso de suelo y por variabilidad climática en la Microcuenca del
Río Purires, Costa Rica. Tesis Mag. Sc. Turrialba, CR. CATIE. 143 p.
Palabras clave: vulnerabilidad, zonas de recarga hídrica, indicadores de estado
El análisis de vulnerabilidad se efectuó en base a la metodología de Wilches-Chaux (1989). En
primera instancia se determinaron dos tipos de amenazas para las zonas de recarga hídrica de
las tres localidades en estudio (Coris, Guatuso, San Isidro): cambio de uso de suelo y
variabilidad climática. Por cada uno de los elemento de amenaza identificados, se determinó
un estado crítico bajo el cual se plantearon, validaron y evaluaron 16 indicadores de estado (12
indicadores para cambio de uso de suelo y 4 indicadores de variabilidad climática)
Los insumos requeridos para cada indicador se obtuvieron tanto de información secundaria de
la zona, entrevistas semiestructuradas, mediciones en campo así como de la modelación
multitemporal de uso de suelo y modelamiento con SWAT.
Los resultados que se obtuvieron determinaron que el nivel de vulnerabilidad en las zonas de
estudio es bajo, sin embargo el análisis de los indicadores determina que el mayor nivel de
contribución está referido al aspecto legal /institucional, lo cual indica que, a pesar de la
amplia gama de leyes y normativas existentes en Costa Rica y que están relacionadas con el
recurso hídrico, genera dispersión y duplicidad de roles entre las instituciones vinculadas al
manejo y gestión de los recursos hídricos, así como determina una escaza aplicabilidad de los
mecanismos de control existentes dificultando la aplicación eficaz y eficiente de la normativa
vigente.
33 Natalia Samaniego Rojas. Centro Agronómico de Investigación y Enseñanza (CATIE). Costa Rica. Maestría
en manejo y gestión de cuencas hidrográficas. Especialidad en prácticas del desarrollo. 2012. E-mail:
[email protected] manejo y gestión de cuencas hidrográficas. Especialidad en prácticas del
desarrollo. 2012. E-mail: [email protected]
107
5.1 INTRODUCCIÓN
Las zonas de recarga hídrica en una cuenca hidrográfica, constituyen áreas de interés
prioritario cuando de conservar el recurso hídrico se trata. Dentro de la planificación de un
territorio, es un aspecto fundamental determinar las áreas de alta criticidad, pues éstas
demandan una especial atención y/o un tratamiento eventual o permanente que permitan su
conservación y protección a mediano y largo plazo (Melgar 2006).
Estas áreas, de manera general están expuestas a grandes presiones de tipo antropocéntrico, es
común encontrar que muchas de las prácticas de tipo productivo (agricultura, ganadería,
producción forestal) así como actividades industriales y de tipo urbanístico se ubiquen en estas
zonas, aumentando así, su nivel de vulnerabilidad.
Sólo para contextualizar, se han identificado un sinnúmero de alteraciones en diferentes
componentes de las zonas de recarga, tales como: modificación de la estructura del suelo,
disminución de capacidad de infiltración por impermeabilización en zonas urbanizadas,
disminución de cobertura arbórea y aumento de escorrentía superficial, entre otros, lo cual, a
mediano y largo plazo genera problemas relacionados al suministro del recurso a poblaciones
que se encuentran aguas abajo de estas áreas (Boza 2007; Andrade y Larco 2010; Ruiz 2010;
GWP 2011).
Asimismo, el alto nivel de presión que los cambios de uso de suelo generan sobre estas áreas y
consecuentemente sobre el recurso hídrico, se ve agravado debido a los cambios ocasionados
por la variabilidad interanual del clima, en este sentido, las proyecciones climáticas a nivel del
país, indican que las tendencias climáticas podrían generar modificaciones en el régimen y
distribución espacial de las precipitaciones, así por ejemplo, para la vertiente del Caribe se
estima que la variabilidad climática podría ocasionar el aumento de meses secos, mientras que
para la región del Pacífico y Valle Central se estima un adelanto en las precipitaciones (IMN
2008; IMN 2011),esta fluctuación en los patrones climáticos, de manera adicional ocasiona
una mayor vulnerabilidad sobre las fuentes de agua dulce con lo cual, pueden resultar
gravemente afectadas las sociedades humanas y los ecosistemas (Magaña et al. 1997; IPCC
2007).
Por otro lado, en cuanto a la identificación de estas zonas, generalmente suele estar asociada a
técnicas tales como balances hídricos, sin embargo en casos específicos se suele utilizar
metodologías que incluyen procesos mucho más complejos y con exigentes requerimientos de
información y datos primarios que muchas veces son complicados de obtener, esto sin duda, se
convierte en limitantes que imposibilitan aplicar estas técnicas en la mayor parte de cuencas
del mundo.
108
Bajo estas consideraciones, Matus (2008), indica que lo ideal es poder contar con herramientas
prácticas que permitan obtener resultado fiables, por lo tanto es imprescindible unir esfuerzos
tanto de la comunidad científica como de los actores locales que tienen vínculo directo o
indirecto sobre las áreas antes mencionadas. Por estas razones, el presente trabajo de
investigación, está direccionado a la determinación del grado de vulnerabilidad en zonas
potenciales de recarga hídrica frente a factores tales como: cambio de uso de suelo y
variabilidad climática.
El objetivo del trabajo fue incorporar herramientas computacionales de tipo hidrológico
(SWAT) que permitan analizar espacial y temporalmente el proceso de recarga en las áreas de
interés hídrico de tres localidades de la microcuenca del Río Purires y, que posteriormente esta
información sirva como insumo para el planteamiento y construcción de indicadores que
permitan identificar su grado de vulnerabilidad.
109
5.2 METODOLOGÍA
5.2.1 Descripción general del área de estudio
La microcuenca del Río Purires se encuentra ubicada en la zona alta de la cuenca del Río
Reventazón, aproximadamente a 10 km al sur oeste de la ciudad de Cartago. Está conformada
por ocho distritos34
distribuidos en los cantones Central y El Guarco de la provincia de
Cartago (Carrillo y Carrillo 2005). El distrito con mayor superficie dentro de la microcuenca
es Tobosi con aproximadamente 1 948,21 Has.
La extensión total de la unidad de estudio es de 76, 27 km2, esta superficie a nivel de la cuenca
Reventazón - Parismina corresponde al 2,6%.Se distribuye en un rango altitudinal que va
desde los 1370 hasta los 2 200 msnm y geográficamente se encuentra en las siguientes
coordenadas:
El cauce principal es el Río Purires, cuya longitud alcanza los 14,4 km de recorrido. Este Río
nace en los cerros de Patio de Agua a 2 200 msnm, confluye con el Río Reventado y da origen
al Río Aguacaliente, que a su vez desemboca en el Reventazón (Medina 2005). El sistema
hidrográfico presenta un patrón de drenaje de tipo dendrítico, es decir, se encuentra formado
por un curso principal con afluentes primarios y secundarios que son de tipo irregular, los
cuales cubren áreas amplias y llegan al cauce principal formando diferentes ángulos (Bonini y
Guzmán 2003).
Tras el análisis de los principales índices morfométricos35
, se puede inferir que esta unidad
geográfica presenta un sistema de drenaje con alta eficiencia en la evacuación de las aguas
lluvias y que bajo condiciones de máxima precipitación, los grandes volúmenes de agua
provocados por las altas tasas de escurrimiento, generan en la mayoría de los casos un ascenso
en el nivel del caudal. Estas características aunadas a la inestabilidad de laderas, procesos de
tipo erosivo, sedimentación de los cauces y baja capacidad hidráulica ocasionan problemas de
inundaciones en las zonas correspondientes a la cuenca baja, formada por el Valle del Guarco
(Solis et al. 1993; Arce et al. 2006).
34 Aguacaliente, Guadalupe, Patio de agua, Quebradilla, San Isidro, San Nicolás, Tejar y Tobosi 35 Índice de compacidad (0,78); Índice de circularidad (0,68); densidad de drenaje (5,81 km/km2), pendiente
media del cauce (15,34°) y orden de corrientes (4)
Coordenadas Norte
CRTM05
1083100
1093600
Coordenadas Este
CRTM05
496666,6
504666,6
110
Figura 20. Mapa de ubicación de la zona de estudio
Fuente: Elaboración propia con base en cartografía digital del Proyecto Terra 1998/Proyecto
sobre base de datos territoriales CENIGA – MINAE 2008. Escala original: 1:25 000.
5.2.2 Proceso metodológico
Recolección y generación de información para modelo SWAT:
En cualquier proceso de modelamiento, los requerimientos de los datos de entrada, tanto en
calidad como en cantidad, son de suma importancia pues de éstos depende que una vez que se
haya corrido con el programa, los datos de salida sean lo más cercanos a la realidad.
Para el presente trabajo de investigación se ha subdividido los requerimientos de información
en dos tipos:
111
Información cartográfica: Para correr el programa SWAT fue necesario contar con
información relacionada a usos de suelo, características del suelo en la zona de estudio así
como datos topográficos.
Para generar los usos del suelo, se trabajó con fotografías aéreas del año 1997 a escala
1:40 000 obtenidas del IGN e imágenes satélites tipo “rapid eye” del año 2011 con una
resolución de 5m por pixel, puesto que la intención fue generar un mapa proyectado al 2020,
se realizó el análisis de transición de cada categoría mediante matrices de tabulación cruzada.
Cabe recalcar que las imágenes y fotografías fueron trabajadas en ERDAS (ortorectificación y
clasificación), ArcGis (digitalización y obtención de matrices cruzadas) e IDRISI (modelación
de cambio de uso de suelo con Cadenas de Markov y proyección de mapa al 2020).
A partir de esta información se establecieron y digitalizaron 11 usos de suelo jerarquizados en
5 categorías generales (cuadro 15); para cada uno de estos usos verificados en campo, se
calcularon las áreas totales y sus porcentajes con respecto al área total de la microcuenca.
Dado que el programa es de origen norteamericano, se tuvo que ajustar cada una de las
asignaciones mapeadas a la lista que forma parte de la base de datos del programa.
Cuadro 15. Categorización de usos de suelo en la microcuenca del Río Purires.
Categorías Subcategorías Codificación Usos ajustados
para SWAT
Forestal
Plantaciones forestales 1 PF FRST
Bosque secundario 2 BS FRSE
Charrales/tacotales 3 CT RNGB
Agropecuaria
Cultivos anuales 4 CA AGRL
Cultivos perennes 5 CP FRST
Pastizales 6 PZ PAST
Invernaderos 7 IN INV
Unidades agrícolas
heterogéneas 8 UAH
AGRR
Suelo desnudo Suelo desnudo 9 SD SUDE
Infraestructura Zonas Urbanizadas 10 ZU URML
Cuerpos de agua
artificiales Cuerpos de agua artificiales 11 CAA WATR
Fuente: Cuadro adaptado por Panduro 2013
112
Para la generación del modelo de elevación digital (DEM), se utilizó las curvas de nivel cada
10 m generadas por el Proyecto Terra (1998).
La información correspondiente a las características del suelo de la zona de estudio, fue
obtenida de dos fuentes: para las primeras capas se utilizaron los resultados obtenidos en
laboratorio (CATIE e INTA): materia orgánica, porcentaje de arena, limo y arcilla,
conductividad hidráulica, densidad aparente y para las capas restantes se utilizó información
secundaria contenida en el Atlas Costa Rica (2008) generada por Vásquez en 1989 y
modificada por el Proyecto Terra (1998), en donde se encontró dos tipos de suelo de acuerdo a
la clasificación de FAO y a partir de las modificaciones realizadas se incorporó información
correspondiente a: orden, sub-orden, gran grupo, elemento formativo y características del
terreno para cada clase (CENIGA-MINAE 2008). Para alimentar la base de datos del
programa se incorpora además, información obtenida del Proyecto Plantón Pacayas36
.
La determinación del grupo hidrológico (A, B, C y D) se realizó en base a las características
de cada uno de los suelos identificados para la zona, en correspondencia con la información
contenida en Villón (2004) y Cabalceta y Henríquez (2012).
Información climática: Se identificaron cinco estaciones meteorológicas con influencia en la
zona de estudio, sin embargo, la gran heterogeneidad en las series, el alto porcentaje de datos
faltantes durante los periodos solicitados y la frecuencia del registro no permitieron hacer uso
de esta información, pues los requerimientos de datos de precipitación y temperatura que el
programan utiliza para generar la base de datos, son de tipo diario.
Por lo tanto, en base a las características de la estación y de acuerdo a lo estipulado por
Villalobos y Retana (2001) se determinó que la estación a ser utilizadas para este trabajo por
cuestiones de calidad y cantidad de datos, sea “Linda Vista” (IMN). Ésta se encuentra ubicada
en la zona central de la microcuenca y cuenta con un periodo de registro de 58 años (1952 –
2009), el porcentaje de datos faltantes es menor al 1,2%, por lo tanto son datos altamente
confiables.
36 Las tablas de suelo fueron generadas por Panduro 2012 (documento en preparación)
113
Cuadro 16. Estaciones meterológicas en la zona de estudio.
Nombre
de
estación
Código Altitud Pp
(mm)
Temperatura
(°C) Registro
Entidad
administradora
La
cangreja
73041 1 830 Diario ICE
Terrena
de
Guatuso
73126 1 390 Mensual ICE
Linda
vista
73018 1400 Diario IMN
Tobosí 73118 1 530 Mensual IMN
Tablón 73012 1670 Diario SENARA En negrita: Estación meteorológica utilizada en el presente estudio
Modelos climáticos para creación de escenarios tendenciales: Para la creación de escenarios
climáticos se tomó como referencia las tendencias establecidas en los modelos PRECIS
(adaptado a varias regiones de Costa Rica) y ECHAM5 (modelo regional del estudio de la
CEPAL). Estos modelos se han corrido para varios escenarios de emisiones establecidos por el
IPCC37
y para el presente estudio se utilizaron las tendencias observadas del escenario A2 con
proyección al año 2020.
Se escogió el escenario A2, puesto que éste se asemeja a las condiciones mundiales en cuanto
a crecimiento y desarrollo, es decir, es un mundo heterogéneo con un incremento de población
continuo donde el desarrollo económico sigue siendo regionalizado, lo cual incide en que las
brechas sociales siguen con alta disparidad y en donde además, el crecimiento económico por
habitante, así como el cambio tecnológico son más fragmentados y más lentos que otros
escenarios propuestos (IPCC 2000).
Para la elección del modelo PRECIS, se tomó en consideración el hecho de que lo reportes a
partir de 1970, en cuanto a las fluctuaciones de lluvias y temperatura, referidas al Istmo
Centroamericano, determinan que en los últimos 35 años la tendencia más generalizada en la
región, ha sido la disminución en las lluvias y con ésta, sequías más intensas y largas en áreas
cada vez más extensas (IPCC 2007).
Este sistema de modelado regional derivado del GCM de tercera generación del Hadley Centre
en el Reino Unido; usa como condiciones de fronteras los datos suministrados por el GCM del
Hadley Centre correspondiente a un rango de escenarios de emisión. El modelo PRECIS
produce enormes cantidades de datos climáticos incluidos variables estándares como la
37 Panel Intergubernamental del Cambio Climático
114
temperatura y la precipitación para períodos futuros (2070-2100). Debido a su alta resolución,
se pueden recrear escenarios de cambio climático nacionales (CONAMA 2007)
Mientras que, el ECHAM5, es un modelo de circulación atmosférica general, desarrollado en
el Instituto Max Planck de Meteorología. Esta generación de modelos climáticos, incorporan
mayor información sobre estructura de nubes, niveles espectrales, entre otros, lo cual permite
tener un mayor y mejor acercamiento a datos más confiables.
MODELO: PRECIS
T. MIN = 0,55°C
T. MAX = 1,38°C
PP = -15% Al 2020 (Información regionalizada para el Valle Central)
Fuente: Informe IMN 2012
MODELO: ECHAM5
T° aumento de 0,6°
PP = + 2,6% (Información adaptada a nivel del país)
Fuente: CEPAL, reporte técnico 2011
Para cada localidad se corrieron modelos con información correspondiente a: uso de suelo de
los años 2011, 2020 el primer escenario corresponde al escenario base, posteriormente se
corrió el programa con la información de uso del suelo proyectado (2020) bajo las tendencias
estimadas por los modelos antes descritos, tal como se muestra en el cuadro a continuación:
Cuadro 17. Escenarios modelados con SWAT para las localidades en estudio
Uso del suelo Registro histórico (1958 –
2009) pp y T°C PRECIS ECHAM5
2011
2020
Construcción de indicadores: La construcción de indicadores se realizó tomando como base
la metodología propuesta por Wilches-Chaux (1989) en donde se establece una tipología para
la formulación de índices cualitativos y cuantitativos, que permitan identificar cambios en las
variables en estudio, los indicadores para el presente estudio fueron formulados a partir de
varios criterios de tipo físico, natural, social, ecológico y legal/ institucional.
Para el presente trabajo, los indicadores se construyeron a partir de las condiciones observadas
en el lugar, mediciones en campo, información secundaria (bibliográfica y cartográfica),
entrevistas semiestructuradas y talleres con diferentes actores de las localidades en estudio, así
115
como también se construyeron varios indicadores en base a los resultados obtenidos del
análisis multitemporal de uso del suelo a nivel de las zonas potenciales de recarga hídrica y del
modelamiento con SWAT, en el cual se determinó la posible influencia de los cambios en los
patrones climáticos sobre los procesos de recarga acuífera. Al final se obtuvieron 16
indicadores de estado38
categorizados de la siguiente manera:
Cuadro 18.Indicadores propuestos para la valoración de vulnerabilidad frente al cambio de
uso de suelo en las localidades de Coris, Guatuso y San Isidro.
Tipo de
amenaza
Estado
crítico
Elemento
en riesgo Indicador Tipo
Insumos para
cuantificación
Cam
bio
de
uso
de
suel
o
Def
ore
stac
ión
Rec
arg
a h
ídri
ca:
dis
po
nib
ilid
ad d
e ag
ua
par
a co
nsu
mo h
um
ano (
cali
dad
y c
anti
dad
)
% de superficie de ZPRH cubiertas por bosque. E
Mapa de uso de
suelo 2011 % de superficie de ZPRH dedicadas a actividades agropecuarias.
E
% de superficie de ZPRH con asentamientos
humanos. E
Superficie de ZPRH que se encuentran dentro de
alguna categoría de conservación estipulada por el Estado de Costa Rica.
E
Capa digital
ASP2011 (SINAC-MINAET)
Áreas correspondientes a la ZPRH que se encuentra
bajo administración de cada ASADA. L/I Informes ASADAS
Nivel de accesibilidad a las ZPRH F
Mapa de red vial
(1997), Fotografías
aéreas (1997/2011) y
recorridos de campo
Nivel de fluctuación en la cantidad de agua que aporta a la recarga hídrica
N Resultados SWAT
Nivel de aplicación de la ley para las zonas de protección inmediata a las nacientes.
L/I Taller institucional
Nivel de aplicación de la ley para protección/conservación de ZPRH.
L/I CRH-COMPURIRES
Nivel de aplicación del Plan Regulador L/I
Nivel de efectividad de las instituciones públicas
vinculadas con procesos de zonificación en miras de protección/conservación de ZPRH
L/I
Taller (perspectiva institucional) CRH-
COMPURIRES
Nivel de efectividad de las organizaciones de base
sobre procesos de conservación de las zonas de
recarga hídrica y control del uso del suelo en estas áreas.
S
E= Ecológico; L/I=Legal/Institucional; F=Físico; N=Natural; S=Social
38 Los indicadores de estado establecen las condiciones actuales de las variables en estudio
116
Cuadro 19. Indicadores propuestos para la valoración de vulnerabilidad frente a variabilidad
climática en las localidades de Coris, Guatuso y San Isidro.
Tipo de
amenaza Estado
crítico Elemento
en riesgo Indicador Tipo
Insumos para
cuantificación
Var
iab
ilid
ad c
lim
átic
a
Seq
uía
Rec
arga
híd
rica
: d
isp
on
ibil
idad
de
agua
par
a co
nsu
mo
hu
man
o
(can
tid
ad)
Niveles de fluctuación interanual de las lluvias en la
zona correspondiente a la microcuenca Purires. N
Datos pp. Estación
Linda Vista (IMN)
Nivel de fluctuación de caudales en la zona de las
nacientes. N
Registro de
ASADAS Número de fuentes de agua necesarias para la
dotación de agua de consumo humano en las comunidades de Coris, Guatuso, San Isidro.
N
Número de proyectos, programas direccionados a la
protección y conservación de las ZPRH, nacientes o fuentes de agua en los que se hayan considerado
temas de relacionados con variación a nivel de
patrones climáticos (en los últimos 10 años).
L/I Taller Institucional CRH-
COMPURIRES
N=Natural; L/I=Legal/Institucional
Fuente: Elaboración propia
Una vez que se plantearon los indicadores, éstos fueron evaluados y validados en dos
instancias: dos talleres realizados con los actores institucionales39
que intervienen o tienen
relación directa con los procesos que se llevan a cabo en la unidad hidrográfica en estudio, así
como también fueron validados con un grupo de expertos.
Para la valoración de los indicadores propuestos se estableció escalas que van de 1 a 4, donde
1 corresponde a la vulnerabilidad más baja o inexistente en algunos casos y 4 equivale a la
mayor vulnerabilidad, estas asignaciones permitieron estandarizar los datos obtenidos.
Posteriormente se asignó para cada uno de los indicadores valores de contribución efectiva,
estos valores fueron determinados en el taller con los representantes institucionales.
Finalmente se promedio y se logró caracterizar el nivel de vulnerabilidad, tanto para cada
indicador así como por cada localidad.
39 MINAE-SINAC, Ministerio de Salud de El Guarco, SENARA, AyA El Guarco, CATIE
117
5.3 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El programa de modelamiento se corrió para tres áreas específicas (Coris, Guatuso y San
Isidro), el análisis se realizó en base a las Unidades Hidrológicas de Respuesta (HRU) que
genera el programa y no a nivel de subcuencas. Estas HRU son unidades únicas que se
generan de la combinación de la información contenida en: mapa de uso de suelo, pendiente y
tipo y características de suelos.
Se trabajó sobre las zonas potenciales de recarga hídrica delimitadas en el apartado anterior.
En la figura 21, se puede apreciar la fluctuación en la lámina de agua que recarga
potencialmente los acuíferos subsuperficiales de Coris, Guatuso y San Isidro. De manera
general, el gráfico indica que el escenario 3 (2020/PRECIS), influye negativamente en el
proceso de recarga de las tres localidades, la reducción del 15% en las precipitaciones incide
en una disminución aproximada del 13% en el sistema de recarga acuífera en cada localidad
estudiada. Así mismo se puede observar, que Guatuso, presenta los niveles más altos en
cualquiera de los escenarios modelados, lo cual está muy relacionado a las condiciones
biofísicas del lugar.
Figura 21. Niveles del potencial de recarga hídrica para tres localidades de la microcuenca
del Río Purires bajo cuatro escenarios biofísicos en mm
1: Uso del suelo 2011/ clima normal; 2: Uso del suelo 2020/clima normal; 3: Uso del suelo 2020/Clima –
PRECIS-; 4:Uso del suelo 2020/Clima-ECHAM5-.
Fuente: Elaboración propia
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
1 2 3 4
Coris
Guatuso
San Isidro
118
Coris:
En los gráficos a continuación se muestra el comportamiento en términos de niveles de recarga
hídrica para la localidad de Coris.
Figura 22.Niveles de recarga hídrica en la localidad de Coris bajo diferentes escenarios.
1: Uso del suelo 2011/pp y temp. (registro histórico); 2: Uso del suelo 2020/ pp y temp. registro histórico);
3: Uso del suelo 2020/ pp y temp (PRECIS); 4: Uso del suelo 2020/ pp y temp (ECHAM5)
119
Figura 23. Niveles de recarga hídrica en Coris bajo diferentes escenarios modelados
1: Uso del suelo 2011/pp y temp. (Registro histórico); 2: Uso del suelo 2020/ pp y temp. (Registro histórico); 3:
Uso del suelo 2020/ pp y temp (PRECIS); 4: Uso del suelo 2020/ pp y temp (ECHAM5)
En la figura 23, se muestra la variación de los niveles de recarga bajo los diferentes escenarios
modelados. En este gráfico se puede observar que bajo las condiciones de temperatura y
precipitación normales (de acuerdo la tendencia observada de los 58 años de registro) con usos
de suelo donde la predominancia de cobertura está dada por bosques y pastizales, el nivel de
recarga para el periodo actual (2011) y el periodo proyectado (2020) mantiene niveles altos en
la mayor parte de la superficie de las zonas identificadas, en promedio en ambos periodos el
nivel de recarga “alto” abarca el 61% de la superficie total.
Así mismo, los resultados indican que el porcentaje de recarga, bajo las condiciones actuales,
son equivalentes al 65% de las precipitaciones anuales registradas en esta zona. Otros estudios
realizados en el país (ver Arredondo 2009 y Arellano 2009); arrojaron resultados similares a
los encontrados en el presente estudio en cuanto a la relación precipitación y recarga acuífera.
Estos estudios se basaron en la metodología desarrollada por Schosinsky y Losilla (2000) y en
éstos se determinó que la recarga potencial acuífera va en el orden del 50-60% del total de la
precipitación registrada.
Cuadro 20. Parámetros climáticos e hidrológicos generados por SWAT, bajo diferentes
escenarios para la localidad de Coris. Unidades en mm.
Escenario
Parámetro
2011
(Escenario
base)
2020
(Registro climático
base)
2020
(PRECIS)
2020
(ECHAM5)
Precipitación prom. 1478,70 1478,72 1259,7 1510,7
Recarga Promedio 987,60 970,88 859,28 982,42
Recarga máxima 1111,47 1110,85 970,97 1126,40
Recarga mínima 772,06
796,15
716,19 803,27
En negrita: valores que determinan menor proceso de recarga potencial
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
1 2 3 4
Po
rce
nta
je
Recarga alta
Recarga media
Recarga regular
Recarga baja
120
Para el escenario en el cual existe un aumento de temperatura y una disminución de
precipitaciones (PRECIS), la figura 23, muestra que el sistema de recarga se ve totalmente
afectado por la variación de estos parámetros. Bajo este escenario, el nivel máximo de recarga
alcanza un valor de 859,28 mm (cuadro 20), esto indica que hubo una disminución del 13% en
la recarga promedio con relación al escenario base, tal como se había mencionado en la
primera sección de este apartado.
Los resultados obtenido con el modelo ECHAM5, indican que a pesar de existir un aumento
en las variables climáticas (2,6% en precipitación y 0,6° en temperatura) no se visualiza un
incremento en la recarga acuífera, y que por el contrario hay una pequeña disminución del
0,5% en el valor promedio.
Guatuso/San Isidro:
En las figuras 24y 25se puede observar que para los dos sitios el potencial de recarga hídrica
es alto. Los escenarios bajo condiciones normales de clima (1 y 2) los patrones de recarga no
cambian, mientras que bajo un mismo uso de suelo pero con diferentes escenarios climáticos,
los valores de recarga varían considerablemente, en la figura 24 se puede observar que,
espacialmente, el potencial de recarga disminuye sobre todo en las partes más altas de las
zonas de interés.
Figura 24. A) Potencial de recarga en Guatuso y B) potencial de recarga en San Isidro bajo
cuatro escenarios biofísicos
121
Figura 25. Niveles de recarga de las localidades Guatuso y San Isidro bajo cuatro escenarios
biofísicos
1: Uso del suelo 2011/pp y temp. (Registro histórico); 2: Uso del suelo 2020/ pp y temp. (Registro histórico);
3: Uso del suelo 2020/ pp y temp (PRECIS); 4: Uso del suelo 2020/ pp y temp (ECHAM5)
Fuente: Elaboración propia
En el cuadro 21, se identifica en términos cuantitativos las variaciones que se registran para
estos dos sitios. La dinámica de estas dos localidades es muy similar a Coris, el potencial de
recarga con relación al año base disminuye en 15% para las dos zonas.
Los datos de salida del programa SWAT, indican que el mayor potencial de recarga se da en la
zona de Guatuso, esta zona en relación a Coris y San Isidro presenta un potencial de recarga
que supera en 19,5% y 10% respectivamente a estas localidades. Este resultado está
relacionado con las condiciones biofísicas del lugar, pues en primera instancia este sector se
caracteriza por presentar una cobertura boscosa importante, lo cual influye directamente sobre
los procesos de infiltración, percolación y recarga.
122
Ríos y Ibrahim (2008), indican que el aumento de cobertura arbórea de una zona mejora la
capacidad de infiltración de los suelos, situación que se debe a en gran medida a la formación
de una gruesa capa de hojarasca y residuos orgánicos conocida como mantillo, ésta no sólo
protege el suelo de los procesos de erosión, sino que además es importante porque al favorecer
la retención de agua en esta capa, los niveles de escorrentía disminuyen y los procesos de
infiltración aumentan (Roig et al. 2005) citado en León et al. (2011) y eso a su vez influye
positivamente en los procesos de recarga hídrica.
Otro elemento que es fundamental y que determina que esta zona presente un alto potencial de
recarga, se debe a la condición de los suelos. Su origen de tipo volcánico determina que estos
suelos presenten una capacidad de almacenamiento de agua muy alta, Aubert y Tavernier
(1975) citado en Veas (2009) y Besoani (1985) indican que, las propiedades antes
mencionadas, son determinadas en gran medida por los complejos órgano-arcillosos que se
forman durante el proceso de meteorización de cenizas volcánicas, esto en conjunto con otros
parámetros físicos como la composición granulométrica del sector, contenido de materia
orgánica del suelo y niveles de densidad aparente bajos (0.73 g/cm³) avalan lo antes descrito.
Cuadro 21. Recarga potencial para Guatuso y San Isidro. Unidades en mm.
Escenario
Parámetro
2011
(Registro
climático base)
2020
(Registro
climático base)
2020
(PRECIS)
2020
(ECHAM5)
GUATUSO
Precipitación Promedio
(mm) 1478,7 1478,7 1259,7 1510,7
Recarga Promedio (mm) 1180,2 1180,2 1012,8 1200,1
Recarga máxima 1255,5 1254,7 1069,8 1277,4
Recarga mínima 1052,1 1052,1 916,9 1067,1
SAN ISIDRO
Recarga Promedio (mm) 1069,5 1067,0 917,3 1079,7
Recarga máxima 1253,1 1253,2 1068,4 1275,9
Recarga mínima 760 760,7 680,74 767,74 En negrita: valores que determinan menor proceso de recarga potencial
Fuente: Elaboración propia
123
Análisis de Indicadores:
Indicadores para cambio de uso de suelo.
Los indicadores que se formularon para determinar la influencia de los diferentes usos del
suelo en las zonas potenciales de recarga hídrica (bosques secundarios, zonas de pastizales y
zonas urbanizadas) fueron establecidos a partir del mapa de uso de suelo 2011 generado para
el presente estudio.
Indicador 1: Superficie de cobertura boscosa en ZPRH
En los cuadros 22 y 23 se muestran las diferentes escalas de valoración para cada indicador
relacionado a uso del suelo. Estos indicadores son evaluados debido a la estrecha relación
existente entre el uso del territorio y los procesos hidrológicos de un área. Si bien es cierto, el
uso del suelo no es el único factor que incide en los procesos de recarga hídrica, éste es uno de
los factores de mayor relevancia, pues es claro que cualquier actividad humana influye,
positiva o negativamente en la dinámica hidrológica natural de los ecosistemas y más aún en
áreas de alta sensibilidad, tales como las zonas donde los procesos de infiltración contribuyen
al mantenimiento de los caudales de Ríos y nacientes.
Cuadro 22. Ponderación para el indicador: superficie de ZPRH cubierta por bosques
secundarios
Superficie cubierta por
bosques secundarios (%)
Valoración Ponderación
< 24,9 Alto 4
24,9 – 50 Medio 3
50,9 – 75 Regular 2
>75,9 Bajo 1
Indicador 2: Superficie de pastizales en ZPRH
Cuadro 23. Ponderación para el indicador: Superficie de ZPRH cubierta por pastizales
Superficie cubierta por
pastizales (%)
Valoración Ponderación
>75,9 Alto 4
50,9 – 75 Medio 3
24,9 – 50 Regular 2
< 24,9 Bajo 1
124
Indicador 3: Superficie de áreas urbanizadas en ZPRH
Cuadro 24. Ponderación del indicador: Superficie de ZPRH cubierta por áreas urbanizadas
Superficie cubierta por
áreas urbanizadas (%)
Valoración Ponderación
>75,9 Alto 4
50,9 – 75 Medio 3
24,9 – 50 Regular 2
< 24,9 Bajo 1
Indicador 4: Superficie de ZRPH identificadas dentro de alguna categoría de
conservación estipulada por el Estado de Costa Rica
En Costa Rica el 26,28% de la superficie se encuentra bajo algún estado de conservación,
situación que determina una mayor protección de los recursos naturales y sus servicios
ecosistémicos (SINAC 2011), la finalidad del indicador planteado, fue evaluar el grado de
vulnerabilidad de las zonas potenciales de recarga hídrica de las localidades en estudio,
cuando éstas se encuentran bajo algún mecanismo o instrumento de conservación/protección
estatal.
En el área de estudio se encontró que la parte norte de la microcuenca está dentro de los
límites de la zona de protección La Carpintera. Esta es una región de interés ambiental dentro
de la Gran Área Metropolitana, específicamente por ser un área de gran importancia hídrica ya
que en ella se encuentran los últimos remanentes de bosque húmedo montano del Valle
Central (CIZPCC 2011), en esta zona el 95% de la superficie es de propiedad privada, lo cual
aumenta el interés de su protección y en este sentido se ha iniciado actividades de
concertación a nivel comunal y estatal para establecimiento de estrategias de conservación
conjunta. Para la valoración de este indicador se estableció el siguiente esquema:
Cuadro 25. Ponderación de la variable: Superficie de ZPRH dentro de áreas silvestres de
protección
Superficie de cada ZPRH
que se encuentra dentro
de ASP (%)
Valoración Ponderación
< 24,9 Alto 4
24,9 – 50 Medio 3
50,9 – 75 Regular 2
>75,9 Bajo 1
125
De las potenciales áreas de recarga hídrica que se logró identificar en el estudio, las únicas que
se encuentran dentro de algún sistema de protección estatal, son las áreas correspondientes a la
localidad de Coris, las otras dos áreas (Guatuso y San Isidro) se encuentran contiguas a la zona
de protección “Río Navarro – Río Sombrero”, pero el sistema de protección no tiene
incidencia directa sobre las mismas.
Un aspecto interesante que se identificó, es que al menos los miembros de la ASADA de Coris
no tienen conocimiento de que el área de importancia hídrica pertenece a esta zona de
protección, y que comparativamente las condiciones de conservación/protección son más
favorables en las zonas de Guatuso y San Isidro a pesar de no pertenecer a algún sistema de
protección estatal, esto a su vez indica que para este caso en particular, la vulnerabilidad está
dada por el desconocimiento de la población con relación a la situación de esta zona y no por
el hecho de ser parte o no de alguna área de protección estatal.
Indicador 5: Áreas correspondientes a la ZPRH identificadas que se encuentra
bajo administración de la ASADA
Cuadrado y Castro (2008), luego de un proceso de acompañamiento a varias asociaciones
locales cuya finalidad está direccionada a realizar la gestión integrada de sus recursos hídricos,
llegaron a la conclusión de que una de las grandes preocupaciones de estos grupos es la
viabilidad para la adquisición de las áreas, tanto de captación como las zonas de recarga de los
manantiales. Bajo este contexto se ha creído importante considerar como un parámetro
indicador de la vulnerabilidad de estas zonas de alta sensibilidad, el porcentaje de áreas de
recarga que cada ASADA maneja para su protección y conservación.
Cuadro 26. Ponderación de la variable: superficie de ZPRH bajo administración de ASADA
Superficie de cada ZPRH que se
encuentra bajo administración de
ASADA(%)
Valoración Ponderación
< 24,9 Alto 4
24,9 – 50 Medio 3
50,9 – 75 Regular 2
>75,9 Bajo 1
Se evidenció que a nivel de las ASADAS en estudio, ninguna de ellas cuenta con instrumentos
legales que les permitan tener injerencia real sobre estas áreas, en la mayoría de los casos los
miembros de las ASADAS han establecido acuerdos verbales con los propietarios para que
puedan tener acceso hacia las fuentes de agua y en el mejor de los casos se ha determinado una
área de protección de las nacientes de 100 m de radio, tal como lo establece la ley Forestal
126
7575, sin embargo las áreas de recarga quedan fuera de estos acuerdos y están expuestas a
actividades antrópicas que podrían comprometer su respuesta hidrológica.
Indicador 6: Accesibilidad en las zonas potenciales de recarga hídrica
Otro indicador que determina el grado de vulnerabilidad en áreas sensibles, es precisamente el
acceso desde diferentes centros poblados hacia estas zonas de importancia ecológica. El
sistema de valoración está determinado de la siguiente forma:
Cuadro 27. Ponderación para la variable: Accesibilidad
Accesibilidad a las zonas identificadas Valoración Ponderación
Fácil acceso ( red vial en buenas condiciones) Alto 4
Acceso limitado por calidad en vías (Vías en mal estado) Medio 3
Difícil acceso (vías cerradas pero con potencial de reapertura) Regular 2
Sin acceso alguno Bajo 1
De acuerdo a información cartográfica del sector, los recorridos en campo e información de
las personas de la comunidad, se determinó que, de las tres localidades las de mayor acceso
son las áreas correspondientes a Coris (Bertilia y Aguacate 1 y Aguacate 2), lo cual determina
una potencial amenaza principalmente en cuanto a cambio de uso de suelo.
Indicador 7: Nivel de fluctuación en la recarga acuífera de las localidades en estudio.
El nivel de recarga se relacionó por cada una de las áreas que se identificaron como “Zonas
potenciales de recarga”. Para cada zona se estimó el porcentaje de superficie que correspondía
a cada categoría de recarga (alto, medio, regular y bajo). La categorización de los niveles se
realizó en base a los datos que se obtuvieron del programa SWAT.
El esquema de valoración propuesto para el presente indicador es el siguiente:
Cuadro 28. Ponderación para la variable: Fluctuación de la lámina de aguaen mm
Nivel de fluctuación (mm) Valoración Ponderación
672,06 – 781,90 (Recarga baja) Alto 4
781,90 – 891,7 (Recarga regular) Medio 3
891,7 – 1001,5 (Recarga media) Regular 2
1001,5 – 1111,47 (Recarga alta) Bajo 1
Los resultados obtenidos indican que, los mayores niveles de recarga se dan en las áreas de
Guatuso y San Isidro y que para el sector de Coris, estos niveles presentan fluctuaciones que
están relacionadas principalmente al uso del suelo.
127
Indicador 8: Nivel de aplicación de la ley para protección/conservación de
ZPRH
El nivel de aplicación se entiende como la ejecución real de las leyes, normativas, reglamentos
y otros elementos legales desde cada entidad competente en materia de recursos hídricos. En
el taller llevado a cabo con las instituciones que conforman la Sub-Comisión de Recursos
Hídricos de COMPURIRES, se logró la identificación de un conjunto de leyes relacionadas
con el tema, específicamente leyes direccionadas a las protección y conservación de las áreas
de recarga. Posteriormente se evaluó el nivel real de su aplicación en relación a la percepción
de los representantes de las instituciones que participan en la Subcomisión.
Cuadro 29. Ponderación para la variable: Nivel de aplicación de leyes en zonas de
importancia hídrica
Porcentaje de aplicación de leyes Valoración Ponderación
< 24,9 Alto 4
24,9 – 50 Medio 3
50,9 – 75 Regular 2
>75,9 Bajo 1
Gentes (s.f.), menciona que “la dispersión de la legislación en el sector agua y la falta de
interacción y coordinación interinstitucional es un obstáculo que limita el accionar de muchas
de las organizaciones locales en Costa Rica”. Corroborando esta afirmación, en el taller
realizado con representantes de las instituciones (SENARA, SINAC, AyA, Ministerio de
SALUD) se menciona que la gama de leyes, la dispersión y duplicidad de roles entre las
instituciones vinculadas al manejo, gestión de los recursos hídricos, dificultan que la
legislación sea aplicable y reproducible.
Valerín (2012)40
indica que si bien cierto existe una legislación en torno al manejo del recurso
hídrica bastante amplia, “no existen los mecanismos de control y seguimiento adecuados para
que se realice con eficacia y eficiencia la aplicación de las leyes” de manera adicional no
existen las condiciones presupuestarias, de personal y de logística que faciliten el ejercicio del
cumplimiento de la normativa.
A continuación se muestra el conjunto de leyes que, de acuerdo al grupo consultado, son las de
mayor importancia en el tema de estudio.
40 Comunicación personal (Valerín, A. 2012)
128
Política Hídrica Nacional:
Ley de aguas (276): Articulo 31 (a,b)
Ley Orgánica del ambiente (7554): Artículos: 45, 50, 51 (b), 52.
Ley Forestal (7575): Artículos: 3(1), 33 (d)
Ley Uso, manejo y conservación de los suelos (7779): Artículos 12 (d,e,f), 22, 44
Ley General de Salud: Artículo 263
Ley de tierras y colonización: artículo 7 (c)
Todas estas normativas hacen referencia a algún elemento considerado importante dentro de la
gestión de los recursos hídricos.
La Política Nacional, cuya finalidad es establecer lineamientos generales para un adecuado
manejo y gestión del recurso hídrico que permita “atender y solventar a largo plazo los
problemas en la gestión del agua, desde la perspectiva de agua como recurso y como
servicio” (MINAE 2009), hace hincapié en la adopción de medidas no estructurales (medidas
reglamentarias, normativas) que permitan asegurar la protección y conservación del recurso en
la cuenca hidrológica41
, en el informe se resalta que, para garantizar la disponibilidad de agua
(en calidad, cantidad y continuidad) se debe hacer práctico y real los principios de
ordenamiento territorial y planificación de cuencas, para esto se toma en consideración como
un eje fundamental, el que se regule las áreas de recarga acuífera y nacientes mediante la
actualización de una normativa que contenga los elementos suficientes para la real protección
y conservación de estas áreas así como implementar estrategias financieras (pago por servicios
ambientales) que permitan salvaguardar las áreas de importancia hídrica.
Pero, ¿quiénes son los encargados de determinar las áreas de importancia hídrica? En la ley de
Aguas así como en la ley Forestal (Art 3. inciso l) se determina claramente que la Institución
responsable en materia de aguas es el MINAET y que en el caso de la delimitación de áreas de
recarga, esta institución puede apoyarse con entidades técnicas como el SENARA y el AyA,
en este sentido es importante recalcar que en el área de estudio se han llevado a cabo las
primeras actividades para la delimitación de áreas de recarga hídrica, sin embargo, tal como lo
mencionaba Valerín (2012) los recursos humanos, financieros, logísticos limitan el accionar
de las instituciones responsables de este tipo de actividades.
A pesar de que en general, el conjunto de leyes antes mencionadas declaran explícitamente
que las áreas de nacientes y las áreas de mayor infiltración son zonas de importancia hídrica y
41 Aunque técnicamente cuenca hidrológica e hidrográfica tienen connotaciones diferentes, en este caso el
texto asume como cuenca hidrológica
129
que por lo tanto deben estar bajo algún mecanismo de protección ya sea comunitario, local o
nacional, la multiplicidad de la normativa, la falta de mecanismos y herramientas para
cumplirlas, dispersa los esfuerzos dejando muchas veces inoperativo lo que el marco legal
estipula. Dentro de la gestión del recurso, es importante resaltar que se establece de interés
social42
el velar por la conservación del recurso (incluidos los ecosistemas que presten
servicios de tipo hidrológico), en este contexto dado que, a nivel local, son las ASADAS los
entes encargados de la gestión y manejo del recurso, es importante recalcar su participación,
interés y compromiso en la protección de las fuentes de agua.
Indicador 9. Nivel de aplicación de la ley para las zonas de protección
inmediata a las nacientes
La ley forestal, establece un radio de 100 m para actividades de conservación y preservación
alrededor de las nacientes permanentes, sin embargo no siempre se cumple lo contemplado en
la normativa. De hecho en la zona de estudio, a raíz de la ubicación y caracterización de
fuentes de agua, recientemente se tiene un primer insumo para determinar el estado y medidas
de conservación para las áreas contempladas en la ley.
Cuadro 30. Ponderación del indicador: Nivel de aplicación de legislación para protección
inmediata a nacientes/manantiales
Nivel de aplicación de legislación Valoración Ponderación
< 24,9 Alto 4
24,9 – 50 Medio 3
50,9 – 75 Regular 2
>75,9 Bajo 1
Indicador 10.Nivel de aplicación del plan regulador
Dados que los planes reguladores son los instrumentos de planificación local en el cual se
insertan elementos técnicos, legales, reglamentarios que permitan un ordenamiento adecuado
del territorio, es de suma importancia conocer la medida en la que esta herramienta se aplica
en el contexto territorial.
En los cantones El Guarco y Cartago, estos planes aún no se encuentran en ejecución, en el
primer cantón el plan aún se encuentra en estado de formulación y para el segundo caso el
plan regulador pasó a audiencia pública en Agosto del presente año y se estima que se pueda
42 Ley orgánica de ambiente, artículo 50
130
implementar a principios del 2013. Por lo tanto para la valoración del presente indicador se
estableció el siguiente esquema:
Cuadro 31. Ponderación para el indicador: nivel de aplicación de plan regulador
Nivel de aplicación de legislación Valoración Ponderación
No existe o no se aplica Alto 4
En formulación/presentación/revisión Medio 3
Se aplica de manera parcial Regular 2
Existen los mecanismos para su adecuada
aplicación Bajo 1
Indicador 11. Nivel de efectividad de las instituciones públicas vinculadas con
procesos de zonificación en miras de protección/conservación de ZPRH
En los talleres ejecutados, se obtuvo información sobre los proyectos que cada institución
realiza en miras de la protección de áreas de importancia hídrica con incidencia dentro de la
microcuenca en estudio.
Cuadro 32. Ponderación para medir efectividad de las instituciones públicas vinculadas en
procesos de zonificación
Nro. de proyectos propuestos por la
institución durante el año relacionado al
tema vs. Nro. de proyectos ejecutados
Valoración Ponderación
Si ejecuto menos del 25% Alto 4
Si ejecutó entre el 25 – 50% Medio 3
Si ejecutó entre el 50 – 75% Regular 2
Si ejecutó sobre el 75% Bajo 1
Indicador 12. Nivel de efectividad de las organizaciones de base (OB) sobre
procesos de conservación de las zonas de recarga hídrica y control del uso del
suelo en estas áreas.
Para medir este indicador se reunió información sobre los proyectos que ejecuta cada ASADA
y su vinculación con procesos de protección y conservación de áreas de importancia hídrica.
En las tres ASADAS los proyectos están direccionados a mejoramiento de la infraestructura
de los acueductos, participan también en proyectos de tipo vial y mejora de la infraestructura
comunitaria.
131
Cuadro 33.Ponderación del indicador: Nivel de efectividad de las OB
Nro. de proyectos/iniciativas ejecutados por la ASADA en
relación a la protección/conservación de ZPRH Valoración Ponderación
No existen iniciativas (proyectos/convenios, etc.) direccionadas
al control del uso de suelo en áreas sensibles. Alto 4
Existen iniciativas para el control del uso del suelo en áreas
sensibles pero faltan recursos y su ejecución es deficitaria Medio 3
Existen iniciativas y se ejecutan de manera parcial Regular 2
Existen y se ejecutan iniciativas (proyectos/convenios, etc.)
direccionadas al control del uso de suelo en áreas sensibles. Bajo 1
Indicadores de variabilidad climática
Indicador 13. Fluctuación interanual de lluvias
Se analizó la serie de datos de la estación Linda Vista para determinar la fluctuación de lluvias
durante el periodo 1952-2009. Se identificó la distribución de las lluvias anuales diferenciando
años secos y lluviosos con respecto al promedio de lluvias anual (1 478 mm) y en donde se
obtuvo la siguiente información:
Figura 26. Fluctuación (en porcentaje) anual de precipitación y temperaturas máxima y
mínima en la microcuenca del Río Purires con respecto a la media registrada
para el periodo 1952 - 2009. Estación Linda Vista (IMN)
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57
Precipitación mm Temp. Max (°C) Temp. Min. (°C)
132
En el periodo evaluado los eventos lluviosos que sobrepasaron la media anual de esta zona
fueron equivalentes al 50% del total de los años registrados, en estos 29 años de excedente de
precipitaciones se presentaron tres picos importantes con fluctuaciones del 37, 50 y 45% sobre
el promedio acumulado anual durante los años 1955, 1999 y 2008, años que a su vez se
corresponden con periodos del Fenómeno de “La Niña” según los informes que presenta (IMN
2011). Mientras que los periodos con mayor déficit de agua durante este periodo, estuvieron
concentrados entre 1980 y 1990 (en la figura 26 corresponden a los ítems 29 y 39) con un pico
importante en el año de 1993 donde se puede observar una disminución de precipitaciones del
64% con relación a la media, este evento estuvo asociado a un año de El Niño.
Para el análisis se tomó en cuenta únicamente los periodos con déficit de lluvias, con lo cual el
sistema de ponderación quedó establecido de la siguiente manera:
Cuadro 34. Ponderación de indicador: Fluctuación interanual de lluvias
Fluctuación de lluvias Valoración Ponderación
Nro. de años con déficit de lluvias cuyos valores son superiores
al 10% por debajo del promedio Alto 4
Nro. de años con déficit de lluvias cuyos valores están entre 5 –
10 % por debajo del promedio Medio 3
Nro. de años con déficit de lluvias cuyos valores están entre 0 -
5% por debajo del promedio Regular 2
Nro. de año con lluvias se distribuyen en rangos normales Bajo 1
Indicador 14. Nivel de fluctuación de caudales en la zona de las nacientes.
Puesto que en las localidades de Guatuso y San Isidro no existe un registro de caudales, el
valor que se asignó para determinar nivel de vulnerabilidad fue 4, mientras que para Coris,
dado que el registro de caudales lleva un aproximado de 12 meses, se estableció el siguiente
esquema de ponderación:
Cuadro 35. Ponderación para indicador: nivel de fluctuación en caudales captados
Fluctuación de caudal en la captación con relación al
promedio registrado (%) Valoración Ponderación
>75,9 Alto 4
50,9 – 75 Medio 3
24,9 – 50 Regular 2
< 24,9 Bajo 1
133
Indicador 15. Cantidad de agua necesaria para abastecimiento del recurso de
los usuarios
Para determinar la demanda actual del recurso se obtuvo información sobre los usuarios de
cada ASADA y se realizó aforos en las nacientes y captaciones de agua, esto permitió
determinar si el caudal que cada ASADA capta es suficiente para el abastecimiento a la
población abonada.
Cuadro 36. Ponderación del indicador: cantidad de agua para abastecimiento de población
beneficiaria
Estado de oferta de agua Valoración Ponderación
El caudal captado en las nacientes no abastece al total de la
población Alto 4
El caudal captado en las nacientes no abastecen en su
totalidad y hay que recurrir a nuevas captaciones Medio 3
El caudal captado en las nacientes abastece al total de la
población únicamente durante invierno Regular 2
El caudal captado en las nacientes abastece al total de la
población durante todo el año Bajo 1
Para la localidad de Coris el caudal captado es de 182,3 m3/día
43, esto representa
5 469 m3/mes. En relación a la demanda del recurso, en Coris, cada usuario consume
aproximadamente 15 m3, con mínimos de 9 m
3 y máximos de 40m
3, lo que representa una
demanda aproximada de 4 050 m3 mensuales, a su vez, esto indica que existe aún un
excedente del recurso para poder abastecer las necesidades hídricas de la población.
En Guatuso la producción de agua se estima en 153,79 m3/día (4 590 m
3/mes), cantidad que
sirve para abastecer a un aproximado de 740 usuarios (148 abonados). Aunque el caudal total
es escaso, hasta el momento no se han reportado cortes de agua debido a baja disponibilidad
del recurso, sin embargo de manera constante se busca nuevas fuentes abastecedoras del
recurso (Montoya y Díaz 2012).
A diferencia de las dos ASADAS anteriores, en San Isidro se utiliza aguas provenientes tanto
de fuentes superficiales como subterráneas. Para el presente estudio se ubicaron y tomaron en
consideración dos de las cuatro nacientes captadas por la ASADA: Lobo 2 y “El gringo”,
éstas, generan alrededor de 184 m3/día. Un estudio de consultoría llevado a cabo en la zona de
43 Los aforos se realizan de manera periódica y se cuenta con registro desde octubre del 2011.Ver artículo 1
134
estudio, determinó que en total, la ASADA capta un caudal de 1 013,4 m3/día, es decir que las
dos nacientes consideradas aportan con el 18, 16% del caudal total.
Indicador 16. Número de proyectos, programas direccionados a la protección y
conservación de las ZPRH, nacientes o fuentes de agua en los que se hayan
considerado temas de relacionados con variación a nivel de patrones climáticos.
Para el presente indicador se obtuvo la información de entrevistas semi-estructuradas
realizadas a los representantes institucionales de la Subcomisión de Recursos Hídricos de
COMPURIRES, cabe recalcar que las instituciones con mayor número de proyectos de esta
índole son SENARA y MINAE, así mismo son los técnicos de estas dos instituciones quienes
tienen mayor acceso a capacitaciones relacionadas a este tema. Los técnicos de estas
instituciones en conjunto con miembros de la UCR llevan la batuta de los proyectos
relacionados al tema hídrico en el grupo COMPURIRES.
Cuadro 37. Ponderación del indicador: Número de proyectos dirigidos a la protección de
ZPRH bajo temas de variabilidad climática
Nro. de proyectos propuestos por la institución durante el
año y que esté relacionado al tema vs. Nro. de proyectos
ejecutados Valoración Ponderación
Si ejecuto menos del 25% Alto 4
Si ejecutó entre el 25 – 50% Medio 3
Si ejecutó entre el 50 – 75% Regular 2
Si ejecutó sobre el 75% Bajo 1
135
Resultados de Vulnerabilidad
En esta sección se analiza la vulnerabilidad a nivel de cada indicador planteado así como para
cada localidad. El sistema de ponderación se determinó de manera conjunta con los
representantes institucionales de SINAC, SENARA, AyA y Ministerio de Salud El Guarco.
Los indicadores de mayor ponderación están asociados a aspectos de tipo legal/institucional,
físico, social y natural. El factor de contribución de cada tipo de vulnerabilidad quedó
establecido tal como se expone en el siguiente cuadro:
Cuadro 38. Factor de ponderación para cada indicador identificado
Amenaza Tipología del
indicador Indicador
Factor de
ponderación
Cam
bio
de
uso
de
suel
o
Ecológico
Ind 1 0,02
Ind 2 0,05
Ind3 0,05
Ind 4 0,05
Legal/Institucional Ind 5 0,07
Físico Ind 6 0,07
Natural Ind 7 0,06
Legal/Institucional
Ind 8 0,07
Ind 9 0,05
Ind 10 0,07
Ind 11 0,06
Social Ind 12 0,08
Va
riabil
idad
clim
áti
ca
Natural
Ind,13 0,07
Ind 14 0,07
Ind 15 0,07
Legal/Institucional Ind 16 0,09
Nota: en negrita se muestran los indicadores que obtuvieron mayores puntajes y por lo tanto
los que son de mayor relevancia
Luego de la valoración de los indicadores planteados se pudo establecer las contribuciones
reales de cada indicador propuesto. En el cuadro 36 se puede observar que de los 16
indicadores, cinco presentan las ponderaciones más altas, sin embargo a nivel global, la
vulnerabilidad para cada una de las localidades presenta niveles bajos.
Para tipo de amenaza “cambio de uso de suelo”, se puede observar que el principal elemento
que incide sobre su vulnerabilidad está relacionado con la deficiente aplicación de la
136
legislación. Nuevamente se retoma el hecho de que la abundante cantidad de leyes que Costa
Rica tiene en materia de agua (aproximadamente 115), no necesariamente significa que las
áreas sensibles estén bajo protección alguna, pues faltan procesos de información,
planificación y estructuración de mecanismos locales de implementación.
Así mismo para el tipo de amenaza “variabilidad climática”, se determinó que existen dos
tipos de vulnerabilidades que afectan a estas zonas, la primera está relacionada a la
distribución de las lluvias (vulnerabilidad natural), esto corresponde con la percepción de las
personas encargadas del mantenimiento y administración de los sistemas de captación, quienes
mencionan su preocupación por el suministro de agua en épocas deficitarias de lluvias. Y la
segunda, se relaciona al aspecto de tipo legal/institucional.
Cuadro 39. Contribución de cada indicador a la vulnerabilidad total.
Indicador Tipología Coris1 Coris2 Guatuso San Isidro Promedio
In 1
Ecológico
0,04 0,04 0,04 0,04 0,04
Ind 2 0,10 0,05 0,10 0,10 0,09
Ind3 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Ind 4 0,20 0,20 0,20 0,20 0,2
Áreas bajo adm.
ASADA
Legal
/Institucional 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28
Ind 6 Físico 0,21 0,21 0,21 0,28 0,2
Ind 7 Natural 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18
Aplicación Ley
Legal/Institucional
0,28 0,28 0,28 0,28 0,28
Ind 9 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Aplicación PR 0,21 0,21 0,28 0,28 0,25
Ind 11 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24
Ind 12 Social 0,24 0,24 0,24 0,24 0,24
Ind,13
Natural
0,07 0,07 0,07 0,07 0,07
Fluctuación Q 0,21 0,21 0,14 0,14 0,18
Ind 15 0,07 0,07 0,07 0,21 0,10
Proyectos con VC Legal/Institucional 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27
Promedio 0,17 0,17 0,175 0,18 0,17
Porcentaje 17,5 17,18 17,5 18,81 17,75
Caracterización44
Baja
Nota: en negrita se identifican los indicadores que obtuvieron mayores ponderaciones en el
taller de expertos institucionales
44 Caracterización de vulnerabilidad en términos porcentuales: Vulnerabilidad alta: 75 – 100; Vulnerabilidad
media: 50 – 75; Vulnerabilidad regular: 25 – 50 y vulnerabilidad baja: 0-25
137
5.4 CONCLUSIONES
En sistemas hidrográficos con escasa instrumentación, con faltante y limitante de datos,
las herramientas computacionales que realizan la simulación de parámetros climáticos e
hidrológicos, tales como SWAT, permiten generar datos e información base (o de
referencia) para la toma de decisiones de los actores locales con respecto al uso y manejo
de sus recursos naturales.
A pesar de haber encontrado un bajo nivel de vulnerabilidad luego del análisis de los 16
indicadores, se determinó que el mayor nivel de vulnerabilidad está asociado a aspectos
de tipo: legal/institucional, social y físico.
El estudio muestra que el elemento que determina una mayor vulnerabilidad de las zonas
de recarga hídrica frente al cambio de uso de suelo, está relacionado con el deficiente
conocimiento y aplicación de la legislación, pues a pesar de que Costa Rica cuenta con
una amplia gama de leyes en materia de agua (aproximadamente 115 instrumentos
legales entre leyes ordinarias, reglamentos, decretos, etc.), estos instrumentos no son lo
suficientemente difundidos y en otros casos, no son adecuadamente implementado.
Para el tipo de amenaza “variabilidad climática”, se determinó que existen dos tipos de
vulnerabilidades que afectan a estas zonas, la primera está relacionada a la distribución
de las lluvias (vulnerabilidad natural), y la segunda, se relaciona al aspecto de tipo
legal/institucional.
A pesar de que las zonas de recarga hídrica de la localidad de Coris, se encuentran dentro
del sistema de protección “La Carpintera”, éstos presenta niveles de intervención más
altos que las zonas de las localidades restantes, lo cual indica, en primera instancia la
falta de mecanismos regulatorios y por otro lado que la vulnerabilidad puede estar
influenciada por factores tales como el alto nivel de accesibilidad que presenta el área.
El cambio en los patrones climáticos tienen influencia directa sobre los sistemas de
recarga hídrica, los estimados muestran que la disminución de las precipitaciones afecta
(para todas las localidades) en un 13% a la recarga acuífera.
Las zonas de importancia hídrica (zonas potenciales de recarga) son áreas claves dentro
de la gestión del territorio, por lo tanto su identificación es un aspecto importante para la
planificación de medidas de protección y conservación desde cualquier nivel de
intervención (local, nacional).
138
VII. RECOMENDACIONES
Para la presente recomendación no sólo prima el hecho de que la cuenca en estudio no
cuenta con suficiente información meteorológica/hidrológica sino que, además la
calidad de los datos y la dispersión de los mismos en varias entidades estatales y
privadas, limitan el desarrollo de procesos investigativos dentro de esta zona. Por lo
tanto es importante iniciar con proyectos dirigidos a la instrumentalización de la
microcuenca que permitan generar información para realizar monitoreo a largo plazo,
situación que pudiera ser implementada inicialmente como proyectos piloto, en el que
se involucre a la población que habita en la microcuenca, para garantizar así una
efectiva participación comunitaria como estrategia de empoderamiento ciudadano y
legitimización del proceso.
Es importante mencionar que a pesar de haber encontrado un nivel de vulnerabilidad
bajo, la microcuenca se encuentran en un permanente sistema de cambio debido
principalmente a influencias externas (en términos demográficos y por cambios en el
mercado) que condicionan los procesos de ocupación del territorio, en este sentido, es
importante destacar que tanto, las ASADAS, como COMPURIRES y municipalidades,
deben implementar acciones conjuntas que permitan trabajar sobre los aspectos de
mayor relevancia para cada localidad, así como también se recomienda incluir nuevos
indicadores que permitan fortalecer la lista actual y con los cuales se continúe
evaluando la situación de vulnerabilidad de las áreas identificadas para escenarios
futuros.
Debido a la importancia que tienen las zonas de recarga hídrica en cuanto a la dotación
de agua para consumo humano, se cree necesario que cada ASADA, como ente local
que gestiona el recurso, establezca acciones que le permita tener injerencia sobre estas
zonas, así como también establecer estrategias de tipo financieras y búsqueda de
capitales (en conjunto con COMPURIRES y municipalidades) que les permitan a largo
plazo contar con los insumos necesarios para la adquisición de estas áreas de
importancia hídrica.
Profundizar la presente investigación mediante un estudio hidrogeológico detallado en
el que se determine y cuantifique variables que puedan dar una mayor y mejor
aproximación de los flujos de agua subterránea.
Frente a las dos amenazas identificadas en el estudio (cambio de uso de suelo y
variabilidad climática) las acciones a planificarse e implementarse por parte de
139
entidades locales deben estar encaminadas en primer lugar al manejo del territorio,
puesto que si bien es cierto, el cambio en los patrones climáticos afecta directamente a
los procesos de recarga hídrica, los continuos cambios de uso de suelo (y sus
afectaciones en la estructura de los ecosistemas) magnifican los efectos ocasionados
por aumentos de temperatura y disminución de precipitaciones.
Puesto que, las condiciones de cobertura y estructura vegetal, así como tipo y
características de los suelos, son de gran importancia en los procesos de recarga
hídrica, los planes, acciones y proyectos deben estar dirigidos a la conservación y
protección de estas áreas, limitando, en la medida de lo posible la conversión de su
uso.
140
VIII. IMPLICACIONES PARA EL DESARROLLO
El presente estudio estuvo dirigido a realizar la evaluación y análisis de la vulnerabilidad
existente en las zonas potenciales de recarga hídrica de las localidades Coris, Guatuso y San
Isidro en la microcuenca del Río Purires, Cartago, Costa Rica, bajo condiciones de cambio en
el uso de suelo y con anomalías en los patrones climáticos. Para lograr los objetivos
propuestos, el trabajo se ejecutó directamente con tres Asociaciones Administradoras de
Sistemas Acueductos y Alcantarillados Comunales (ASADAS) que forman parte del grupo
COMPURIRES.
El estudio por estar relacionado a un elemento de alta criticidad (agua), se convierte en un
insumo de gran importancia tanto para las ASADAS con las que se trabajó, así como para
COMPURIRES y las municipalidades de Cartago y El Guarco. Pues al ser las zonas de
recarga hídrica, áreas de alta sensibilidad ambiental, son categorizadas como zonas prioritarias
de intervención, tanto por su importancia en cuanto a la dotación de agua consumo humano así
como para producción agropecuaria. Sumado a esto, la criticidad aumenta puesto que estas son
áreas con alta exposición generada por la presión ocasionada por actividades ganaderas,
forestales y agrícolas.
La microcuenca del Río Purires a pesar de ser un área pequeña, es una zona con un nivel de
intervención muy alto, pues, al ser las actividades agrícolas y pecuarias las que predominan en
la zona como actividades productivas, el avance de la frontera agrícola (dominada por los
cultivos de tipo anual) se constituye en una amenaza latente para las zonas antes mencionadas.
En este sentido la identificación, delimitación y caracterización de estas zonas permite tener
elementos con los cuales se puede aunar esfuerzos e implementar estrategias que permitan
realizar una adecuada planificación del territorio, estos elementos se pueden insertar en la
programación tanto a nivel de las ASADAS como dentro de los planes reguladores de Cartago
y El Guarco.
A la lista de indicadores propuestos se pueden incorporar nuevos indicadores que permitan
seguir evaluando el estado de las áreas en mención, éstos adicionalmente pueden servir de
guía para implementar sistemas de monitoreo a corto, mediano y largo plazo que permitan una
medición más precisa y específica de cada uno de ellos, por ejemplo en el caso del registro de
caudales de las ASADAS evaluadas, se debería contar con un proceso de toma datos
permanente que en lo posterior permita cuantificar a futuro la existencia de cambios en los
patrones de los caudales captados.
Este proceso de monitoreo puede ser llevado a cabo en dos niveles: a nivel de cada Asada así
como también a nivel de COMPURIRES, quienes pueden integrar en cada planificación anual
141
la medición, restructuración, revalidación de indicadores antes descritos, también se puede
incorporar de manera paulatina indicadores para todas las tipologías que describe la
metodología de Wilches-Chaux, pues al momento, se tomaron en consideración cinco de las
10 categorizaciones.
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