2.05 La Cuenca Como Unidad Natural de OT

7/31/2019 2.05 La Cuenca Como Unidad Natural de OT

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LACUENCACOMOUNIDADNATURALDEORDENACINTERRITORIAL *

Ivonne Arnguiz.

Resumen

Se presenta la cuenca como la unidad natural de ordenacin del territorio donde se conjugan los procesos geomorfolgicos delsustrato con los sistemognicos de la cobertura bitica. Se analiza la cuenca hidrogrfica como un territorio delimitado por la

propia naturaleza, expresados como los lindes de escurrimiento de las aguas que conducen hacia un mismo cauce. Seestablece la relacin entre la cuenca como resultante de la ordenacin ecolgica del ecosistema con el predio y municipio, queresultan de la organizacin administrativa sobrepuesta e integrada a la cuenca. Luego se analizan los catorce tipos de cuencassuperficiales y los tipos espaciales de drenaje. En la tercera parte se presenta un anlisis de la morfologa de la cuenca desdela perspectiva de la forma, del relieve y de la red hidrogrfica. Luego se analiza lo relativo al suelo y al clima de la cuenca.En el ltimo acpite se presenta lo relativo a la gestin de la cuenca.

Palabras claves: ordenacin territorial, gestin, cuenca, predio, municipio.

CONTENIDOS

INTRODUCCIN........................................................................221

CUENCA, PREDIO Y MUNICIPIO...................................... ....223CLASIFICACINDE CUENCAS......................................................................226

Cuencas Superficiales.................................................. .....226Cuencas con Drenaje Interno............................................227Cuencas sin Drenaje..........................................................228

Drenaje Artificial...............................................................228

MORFOLOGA DE LA CUENCA.............................................228CONCEPTOS................................................................................................229

Parmetros de Forma........................................................229Coeficiente de Gravelius...................................................229

Rectngulo Equivalente.....................................................229PARMETROSDE RELIEVE..........................................................................229

Curva Hipsomtrica..................................................... .....229Altura Media......................................................................229Pendiente Media................................................................230Parmetros de Relieve en Relacin con la Erosin..........230

PARMETROS RELATIVOSALA RED HIDROGRFICA..................................230Densidad de Drenaje.........................................................230Pendiente Media de Cauce................................................230Alejamiento Medio.............................................................230Tiempo de Concentracin..................................................230

EL SUELO....................................................................................231CONCEPTOS................................................................................................231Parmetros del Suelo en Relacin con la Erosin Hdrica231

EL CLIMA....................................................................................232CONCEPTOS................................................................................................232DATOS DISPONIBLES..................................................................................232PRECIPITACIN MEDIA ANUAL..................................................................233BALANCES HDRICOS..................................................................................233

GESTIN......................................................................................234

BIBLIOGRAFA..........................................................................235

INTRODUCCIN

En los estudios o proyectos de ordenacin territorial

uno de los mayores problemas es delimitar la unidadecolgica con la cual se ha de trabajar. Esto debe serresuelto antes de comenzar con el estudio detallado decada uno de los elementos que componen la unidad detrabajo, que puede ser el predio o el municipio cuandose trata de estructuras administrativas del territorio; ocuando se trata de estructuras ecolgicas o naturales, launidad puede ser la cuenca.

La cuenca hidrogrfica constituye el rea de

alimentacin de los ros (Larrousse, 1979) y se definecomo el territorio delimitado por la propia naturaleza,esencialmente por los lindes de las zonas de

escurrimiento de las aguas superficiales que convergenhacia un mismo cauce (Duorojeanni, 1995).

La comarca es la unidad que corresponde al mbitoterritorial donde se estructuran las relaciones bsicas dela actividad econmica, social e histrica comunes, yque tienen como finalidad hacer efectivos principios deeficacia, de descentralizacin y de participacin en la

prestacin de los servicios pblicos (ley 6/1987 sobre laorganizacin comarcal de Catalua).

* Arnguiz, I. 2002. La cuenca como unidad natural de ordenacin territorial. En: Gast, J., P. Rodrigo e I. Arnguiz. Ordenacin Territorial, Desarrollo de Predios yComunas Rurales. Facultad de Agronoma e Ingeniera Forestal, Pontificia Universidad Catlica de Chile. LOM Ediciones. Santiago, Chile.

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La comarca, por lo tanto, incorpora a la cuenca comounidad territorial integrada, con los actores sociales. Lacomarca catalana coincide con lo que en Francia sedenominapetiteregion,pays o contre, con relacin asu organizacin territorial (Durn, 1997).

Se requiere establecer un centro de referencia y origendesde el cual sea posible relacionar la complejidadecosistmica. Este nivel se denomina ecosistemaorigen. El ecosistema es el centro de la ecologa; es elconcepto ms relevante con relacin a los problemasdel hombre y del medio (Odum, 1972).

Desde que se enunci la doctrina del holismo, losconceptos parciales de clima, suelo, vegetacin ycomunidad, entre otros, dejaron de tener el valor

primitivo que se les asignaba con un criterio analtico.Para que expresen su valor real, deben ser consideradoscon criterio sintetizador o de ecosistemas (Fosberg,1961). Los problemas de los recursos naturales puedenser planteados y resueltos en su imagen ecosistmica.Esta imagen debe representar el fenmeno tal como se

presenta en la naturaleza. Una vez logrado el objetivo es

necesario ejecutar la solucin, lo cual implica regresaral fenmeno.

La gestin de cuenca es una de las bases fundamentalespara lograr el desarrollo sustentable. Se asociafuertemente a propuestas de descentralizacin,regionalizacin y, sobre todo, a establecer los nuevos

papeles que le corresponden a actores locales ycomunales. Slo quienes conozcan su entorno sabrnhasta dnde puede ser ste intervenido, sin causar daosque lleven a un colapso irreversible (Duorojeanni,1993).

Durante el ao 1960 se inician los inventarios,evaluaciones y diagnstico de los recursos naturales encasi todos los pases de Amrica Latina. Se crearonoficinas de evaluacin de recursos naturales, las cualesfuncionaron sobre la base de donaciones y estmulosexteriores. Conforme a stos fueron disminuyendo,estas oficinas fueron desapareciendo, aunque dejaronuna importante cantidad de informacin que se utilizahasta hoy.

Una actividad que debe ser reforzada es la gestin delos recursos hdricos en el mbito de la cuencahidrogrfica. Si se concentraran los esfuerzos paraincorporar la dimensin ambiental, los cuales seencuentran hoy dispersos, se podra mejorar la calidaddel agua en el mbito de la cuenca, con lo cual se

controlara o reducira un 50% de los actualesproblemas ambientales.

La cuenca hidrogrfica es un territorio delimitado por lapropia naturaleza, esencialmente por los lindes de laszonas de escurrimiento de las aguas superficiales queconvergen hacia el mismo cauce. La cuenca, susrecursos naturales y sus habitantes, poseen condicionesfsicas, biolgicas, econmicas, sociales y culturales,que les confieren caractersticas que son particulares acada una (Cano y Lpez, 1976).

Fsicamente, representa a un territorio definido, a unafuente natural de captacin y concentracin de aguasuperficial y por lo tanto tiene connotacinesencialmente volumtrica e hidrolgica. Al mismotiempo, la cuenca y el agua captada por la misma, esuna fuente de vida para el hombre, aunque tambin deriesgo cuando ocurren fenmenos de la naturalezaextremos como sequas, inundaciones, o el agua es

contaminada.En grandes cuencas con descargas de agua importante ycon amplios valles relativamente planos, el eje de losros constituye tambin una zona de articulacin entresus habitantes, sobre todo por el uso del cauce del ro

para navegacin, transporte y comunicacin.

El territorio de las cuencas facilita la relacin entre sushabitantes, independientemente de que si stos seagrupan dentro de dicho territorio en comunasdelimitadas por razones polticoadministrativo, debidoa su dependencia comn a un sistema hdricocompartido, a los caminos y vas de acceso y al hechoque deben enfrentar peligros comunes. Debido a esta

interdependencia, existen sistemas de conciliacin deintereses entre los diferentes actores que dependen deuna misma cuenca y del agua que producen conflictosentre ellos.

Las cuencas hidrogrficas facilitan la percepcin delefecto negativo de las acciones que el hombre realizasobre su entorno, sobre todo porque se refleja en lacontaminacin del agua. Esto es claramente indicado enlas bases de la creacin de Agencias de Cuencas deFrancia, que sostienen que el medio acutico es unaentidad que alberga y sostiene todo un mundo animal yvegetal, sus aguas y sus riberas conforman un edificio

biolgico particular. La intervencin no pensada sobre

uno solo de estos elementos rompe este equilibrioprecario y determina un empobrecimiento general delmedio natural. Por lo anterior, sostienen que la gestinarmnica de los recursos hdricos requiere:

Admitir, antes que todo, que una cuencahidrogrfica o hidrogeolgica constituye una unidadterritorial.

Reconocer que considerar y preservar esta unidades una condicin esencial para la satisfaccin ptimade la demanda de agua de diferentes escenarios.

Reconocer la necesidad de definir objetivosespecficos y apropiados a cada mbito o territorio

especfico dentro de cada cuenca; y de ejecutar lasobras y acciones necesarias para alcanzar talesobjetivos.

Aceptar que todos los usuarios tienen un legtimoderecho sobre el agua y, en consecuencia, admitirque cada uno de ellos tiene, en forma equivalente,limitaciones para su propio uso.

La cuenca es, adems, una unidad natural que sirve debase como territorio para articular procesos de gestinque tienden al desarrollo sustentable. Este ltimo esfuncin del crecimiento econmico, la sustentabilidad

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ambiental y la equidad. Los procesos de gestinintegrada de cuencas, por definicin, deben por lomenos lograr alcanzar metas de aprovechamiento de losrecursos de la cuenca (crecimiento econmico) y demanejo de los recursos, con el fin de preservarlos,conservarlos o protegerlos (sustentabilidad ambiental).La equidad se alcanzar en la medida que los sistemasde gestin sean participativos y democrticos.

La cuenca constituye una unidad ecolgica ygeomorfolgica de ordenacin territorial natural delterritorio, donde intervienen los procesos naturales degnesis del ecosistema, que conduce finalmente hacia elclmax. El proceso geomorfolgico es el ms lento y elde mayor jerarqua del sistema el cual concluye endarle la forma al paisaje y ordenar el movimiento delsustrato desde las partes ms altas hacia las laderas ydepresiones. El agua se organiza en la cuenca deacuerdo con las leyes de la gravedad y los movimientossimultneos de slidos y lquidos, generando en un

paisaje ecotipos definidos que constituyen el escenarioideal para la evolucin de la biocenosis. Esta cobertura

vegetal y animal se organiza en el espacio comoconsecuencia de las caractersticas del sustratogeomorfolgico hasta alcanzar el estado de clmax.

CUENCA, PREDIOY MUNICIPIO

La biogeoestructura corresponde al recurso natural,donde se conjugan los componentes abiticos delsustrato y atmsfera en un solo sistema al integrarse conlos componentes biticos de la fitocenosis y lazoocenosis. Corresponde al componente natural de losecosistemaorigen de la biosfera terrquea.

La materia abitica se organiza en niveles de progresivacomplejidad. Las mezclas de componentes slidos,lquidos o gaseosos, se ordenan en estratas que

presentan atributos diferentes que las sustanciasoriginales. Por ejemplo, los suelos tienen atributosdefinidos que son diferentes de los atributos propios decada uno de sus componentes en forma individual.

Existe un mayor nivel de complejidad que es la cuenca.En ella las materias primarias se organizan dando lugara sistemas de diversa complejidad. As (Figura 1 y 2):

Los slidos se organizan en una geoforma diferenteque la natural, lo cual corresponde a la fisiografa

del terreno o geoforma, que incluye los nivelesinferiores de complejidad.

Los lquidos se organizan dando lugar a lahidroforma.

Las masas gaseosas se organizan fisiogrficamentedando lugar a la aeroforma.

Cumbre

Ladera alta

Ladera baja

Ladera media

Piedemonte

Valle

alto

Valle

centro

Valle

bajo

Llano

Vega

Ripiar

io

Ripiar

ioSa

lar

Posicin Relativa

Lago

Altitud

Figura 3. Esquema generalizado de la proyeccin vertical de una cuenca. Los atributos ms relevantesse caracterizan de acuerdo con la posicin relativa de la cuenca (Gast y Gallardo, 1985)

La unidad espacial natural de biogeoestructura es lacuenca, donde se integran slidoslquidos y, gaseosos,formando unidades definidas de ocupacin del espacio.El conjunto de cuencas constituye una regin.

La biocenosis es un producto de la interaccin entreecotopo y organismos. El proceso de gnesis de lafitocenosis y zoocenosis concluye por generararquitecturas fito y zoocensicas diferentes, de acuerdocon su posicin en la cuenca.

En cuencas con cierto grado de madurez avanzada, laordenacin de los recursos, hbitat, fitocenosis yzoocenosis conduce a un modelo generalizado de

arquitectura espacial, con sus respectivos componentesy conexiones.

La vegetacin debe corresponder a la posicin relativadentro de la cuenca. El uso que se le d a la tierra, eltipo de aldeas y la organizacin socioestructural que

presente, debe estar de acuerdo con las caractersticasdel medio.

La organizacin administrativa de la cuenca estar dadapor el o los predios y las comunas que la componen(Figura 4). La socioestructura (dada por la organizacinsocial) interacta con la biogeoestructura propia delsector donde se localiza el predio. La tecnoestructurainteracta con ambas. El entorno y los sistemas

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incidentes corresponden a sus conexiones con el medioy sistemas externos. La estructura y organizacin del

predio debe, por lo tanto, estar circunscrita dentro delos grados de libertad de la biogeoestructura, lo cualincluye tanto sus atributos intrnsecos como su posicinespacial. Si se trata de una gran cuenca, numerosos

predios o comunas pueden ubicarse dentro de sta, loscuales presentan los atributos propios de la posicin

espacial donde se localizan. En este caso debeconjugarse lo ecolgico con lo administrativo.

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Cumbre

Ladera Baja

Ladera Media

Ladera Alta

Piedemonte

Valle Alto

Valle Centro

Valle Bajo

Llano

Vega

Ripiario

Lago

Salar

POSICIN

RELATIVA

Secano

Riego

Superfcie Proporcional

Transporte delSustrato

Calidad delSustrato

Excelente Baja

Entropa

Zona deExtraccin

DepositacinGravitacional

coluvial

DepositacinAluvial

DepositacinLacustre

VegetacinNatural

VegetacinArtificial

DesnudoAltaMala

AltaMala

PraderaAltamontaa

BosqueDeciduo

BosquePerenne

Matorral

Pradera

PraderaMsica

BosqueHdrico

MatorralHdrico

Vega deCiperceasy Juncceas

Pantano deCiperceas yJuncceas

Lago

HalfitasLeosas

HalfitasCespitosas

Desnudo

Desnudo

PraderaAltamontaa

BosqueDeciduo

BosquePerenne

CultivoForestal

Pradera

FrutalesChacra

CerealesPradera

HdricosPraderas

Pradera

Pantano deCiperceas yJuncceas

Lacustre

HalfitasLeosas

HalfitasCespitosas

Desnudo

Cereales

ChacraHortalizaPradera

ChacraPradera

Cereales

Faunacin

Insignificante

Fauna Silvestre

Fauna SilvestreGanado enVeranada

Fauna SilvestrePastoreoOcasional

Pastoreo deTemporadaPastoreoPermanente(Ganado deCarne Pura)

PastoreoPermanente enRotacin conCultivos

PastoreoOcasional(Rastrojos)

PastoreoPermanente enRotacin conCultivos

Pastoreo deTemporada

Fauna SilvestreTerrestre

PecesSilvestres

Fauna Silvestre

EstabilidadEcosistema

Natural

Grado deArtificializacin

DiversidadArtificial

EsatbilidadEcosistema

Natural

PermanenciaPoblacinHumana

Media

Baja

Alta

Insignificante

Baja

Insignificante

Baja

Alta

Baja

Alta

Alta

Media

Baja

Baja

Media

Media

Baja

Baja

Ocasional

Estacional

Permanente

Estacional

Ocasional

RiegoNaturaleza delos ProblemasFitomasa

Natural en Pie

poca deResidenciaPoblacin

AmplitudEstacin

Insignificante

Breve

Media

Todo elAo

Amplia

Breve

Insignificante

OcasionalVeranada

Veranada

Estaciones MsCalidas

poca SecaInvernada

Todo elAo

Todo el Ao

OcasionalInvernada

Insignificante

Baja

Alta

Alta

Media

Media

Baja

Insignificante

Climticos Secano

ClimticosEdficos

ClimticosEdficos(Hdricos)

Biocenosis

Edficos(Salinos)

Secano

RiegoMximo

SecanoHumedadNatural

HumedadNatural

Figura 5. Esquemas generalizados de la proyeccin horizontal de una cuenca. Los atributos ms relevan-tes se caracterizan de acuerdo con la posicin

relativa de la cuenca (Gast y Gallardo, 1985)


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PREDIO

SOLANA UMBRA

Meseta

Cumbre

Laderaescarpada

Laderamedia

Laderasuave

Piedmont

Vallealto

Vallemedio

Vallebajo

Llanoarcilloso

Llano hidromrfico

Lacustre

Llano hidromrfico

Llano salino

Figura 6. Esquema generalizado de la proyeccinhorizontal de una cuenca, donde seindica la posicin relativa ocupada por

los predios Carquindao y Yerba Locade la V regin (Gast, Contreras, Cosioy Demanet, 1986)

CLASIFICACINDE CUENCAS

La clasificacin de cuencas se basa en la densidad decorrientes, textura y forma, factores todos ellosdeducibles por fotointerpretacin a escala 1:20.000. Sedistinguen en ella 14 tipo de cuencas superficiales y trestipos espaciales de drenaje interno.

CUENCAS SUPERFICIALES

Cuencas de Textura FinaSon aquellas en las que el espaciamiento medio entretributarios y corrientes de primer orden es menor a 0,6cm en la fotografa area. Cuencas de este tipo, reflejanelevados niveles de escorrenta superficial, roca madreimpermeable y suelos de baja permeabilidad (Figura 7).

Cuencas de Textura Media

Son aquellas en las que el espaciamiento medio entrecorrientes de primer orden oscila entre 0,6 y 5 cm. Laescorrenta es media, la textura es intermedia y la

permeabilidad tambin (Figura 8).

Cuencas de Textura GruesaLa separacin entre corrientes de primer orden essuperior a 5 cm. La escorrenta superficial es menor, laroca es ms resistente, aunque ms permeable; y lossuelos tienen elevada permeabilidad (Figura 9).

Cuencas Dendrticas

Es el patrn que ms frecuentemente se presenta y secaracteriza por mostrar una ramificacin arborescenteen la que los tributarios se unen a la corriente principalformando ngulos agudos. Su presencia indica suelos

homogneos y se presenta en zonas de rocassedimentarias blandas, todas volcnicas, depsitosglaciares y antiguas llanuras costeras (Figura 10).

Cuencas Pinnadas

Son cuencas dendrticas modificadas e indican unelevado contenido de limo en el suelo. Son tpicas dezonas de loess o llanuras aluviales de textura fina. Eldrenaje tiene la forma de nerviacin de ciertas hojas, enel que los tributarios se juntan formando ngulos casirectos que se van agudizando aguas arriba (Figura 11).

Cuencas de Drenaje Rectangular

Es otra variable del drenaje dendrtico. Los tributariossuelen juntarse con las corrientes principales en nguloscasi rectos y dan lugar a formas rectangularescontroladas por las fracturas y las junturas de las rocas.Cuanto ms claro es el patrn rectangular, ms fina serla cubierta del suelo. Suelen presentarse sobre pizarrasmetamrficas, esquistos y gneis; en areniscas resistentessi el clima es rido, o en areniscas de poco suelo en

clima h (Figura 12).

Cuencas de Drenaje Angulado

Es una variante ms del drenaje dendrtico en la que lasfallas, fracturas y sistemas de unin han modificado suforma clsica. Aguas arriba son comunes las curvasfuertes, formando ngulos grandes, ya que lostributarios suelen estar muy controlados por las rocas.El tipo y la direccin de los ngulos pueden reflejar untipo especfico de roca. Por ejemplo, las areniscastienen tendencia a formar uniones paralelas, mientrasque las calidades dan lugar a uniones muy agudas(Figura 13).

Cuencas de Drenaje Enrejado

Presentan tributarios paralelos y pequeos arroyostambin paralelos que se juntan en ngulos rectos.Refleja ms la estructura de la roca madre que el tipode roca; y usualmente indica rocas sedimentarias

plegadas o intercaladas en las cuales las corrientesprincipales siguen las uniones de las capas (Figura 14).

Cuencas de Drenaje Barbado

Se presentan cuando otras formas de drenaje se hanvisto modificadas por alabeos o cambios topogrficos.El resultado indica un elevado grado de roturastectnicas (Figura 15).

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Cuenca de textura finaCuenca de textura f ina Cuenca de textura mediaCuenca de textura media Cuenca de textura gruesaCuenca de textura gruesa

Cuencas dendrticasCuencas dendrticas Cuencas de drenaje rectangular Cuencas de drenaje rectangular

Cuenca de drenaje anguladoCuenca de drenaje angulado

Cuencas pinnadasCuencas pinnadas

Cuenca de drenaje enrejadoCuenca de drenaje enrejado Cuenca de estructura barbadaCuenca de estructura barbada

Figura 16. Clasificacin de los tipos de cuencas (MOPT, 1992)

Cuencas de Drenaje DesordenadoSon sistemas de drenaje no integrado, resultantes deformas de suelo relativamente jvenes con topografallana o suave y elevada capa fretica. En las depresionesexisten zonas pantanosas, marjales, lagunas. Suelen

presentarse en llanuras jvenes, al final de morrenas yen llanuras aluviales (Figura 17).

Cuencas de Drenaje Paralelo

Se presentan en zonas homogneas, de pendientesuniformes y suaves en las cuales las corrientes

principales reflejan fallas o fracturas. Los tributariossuelen unirse formando ngulos generalmente iguales.

Son tpicas de llanuras costeras y de grandesafloramientos baslticos (Figura 18).

Cuencas de Drenaje Radial o Centrfugo

Esta forma de drenaje se caracteriza por una redcircular con canales paralelos procedentes de un puntoelevado. Suele existir una corriente colectora principalque circula alrededor de la base de la elevacintopogrfica. Los volcanes y cerros aislados suelen

presentar este tipo de drenaje (Figura 19).

Cuencas de Drenaje AnularEs similar, pero en este caso las uniones de la rocamadre o las fracturas hacen que los tributarios sean

paralelos. Se presentan estos tipos de cuencas en cerrosgranticos o sedimentarios (Figura 20).

Cuencas de Drenaje Centrpeto

Es una variante del sistema radial en la que el drenajese dirige hacia un punto central. Suele reflejar unadepresin o el fin de un anticiclinal o sinclinalerosionado (Figura 21).

CUENCASCON DRENAJE INTERNO

La falta de un sistema integrado de drenaje essignificativa tambin para la identificacin del territorioy de las caractersticas geomorfolgicas. Usualmenteest asociado a materiales granulares de alta

permeabilidad, sobre rocas porosas o solubles que danlugar a fuertes drenajes subterrneos, calizas, corales,dunas y colinas costeras (Figura 22).

Termokarst

Suelen presentarse en sedimentos mal drenados degrado fino o sobre material orgnico de regiones de

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permafrost. El hielo provoca roturas y da lugar a formaspoligonales, a veces hexagonales, que crean depresionesy acumulaciones de agua (Figura 23).

Cuencas de Drenaje Trenzado

Se desarrollan muy localmente y no suelen servir comoforma de clasificacin. Los canales que constituyen elsistema son inestables y reflejan materiales gruesos

(Figura 24).

CUENCASSIN DRENAJE

Pequeas formas del terreno con cuencas insuficientespueden no desarrollar una forma de drenaje. Entre ellasse pueden citar las dunas de arena y zonas glaciares,entre otros.

DRENAJE ARTIFICIAL

En climas hmedos de topografa llana puedenencontrarse estructuras de drenaje artificial, en un

intento de bajar el nivel de la capa fretica. No se debeconfundir con acequias de riego de zonas ridas osemiridas (Figura 25).

Cuenca de drenaje desordenadoCuenca de drenaje desordenado Cuenca de drenaje paraleloCuenca de drenaje paralelo Cuenca de drenaje radialCuenca de drenaje radial

Cuenca de drenaje anularCuenca de drenaje anular Cuenca de drenaje centrpetoCuenca de drenaje centrpeto TermokarstTermokarst

Cuenca de drenaje trenzadoCuenca de drenaje trenzado Esquema de drenaje artificialEsquema de drenaje artificial

Figura 26. Clasificacin de los tipos de cuencas, continuacin (MOPT, 1992)

MORFOLOGADELA CUENCA

Se denomina cuenca vertiente, o cuenca drenaje de uncauce, en una seccin dada de su curso, a la superficiede terreno limitada por el contorno a partir del cual la

precipitacin cada drena por esa seccin. Si el suelofuese impermeable es evidente que la cuenca estaradefinida topogrficamente por la lnea divisoria.

El funcionamiento de la cuenca se asemeja al de uncolector que recibe la precipitacin, pluvial y nival y, laconvierte en escurrimiento. Esta transformacin se hacecon prdidas de agua, funcin de las condiciones

climatolgicas y de las caractersticas fsicas de la

cuenca. Desde el punto de vista hidrolgico, no slointeresa el volumen de los escurrimientos (balancehdrico), sino tambin su reparto en el tiempo(hidrograma), funcin tambin de esas condiciones ycaractersticas.

Desde el punto de vista de su funcionamiento, lacuenca vertiente puede caracterizarse por sumorfologa, por la naturaleza del suelo y por lacobertura vegetal.

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CONCEPTOS

La morfologa queda definida por tres parmetros:

Parmetro de forma; Parmetro de relieve; Parmetros relativos a la red hidrogrfica.

PARMETROSDE FORMA

La forma de una cuenca influye sobre losescurrimientos y sobre la marcha del hidrogramaresultante de una precipitacin dada. As, en unacuenca de forma alargada, el agua discurre, en general,

por un solo cauce principal, mientras que en otra deforma ovalada los escurrimientos recorren caucessecundarios hasta llegar a uno principal, por lo que laduracin del escurrimiento es superior.

Los ndices ms empleados para representar estacaracterstica son el coeficiente de Gravelius y, elrectngulo equivalente.

COEFICIENTEDE GRAVELIUS

Relaciona el permetro de la cuenca con el permetro deotra terica circular, de la misma superficie. Suexpresin es la siguiente:

A

PCg

2

donde:

Cg: coeficiente de Gravelius;P: permetro de la cuenca (en km);A: superficie de la cuenca en (km2).

El valor que toma esta expresin es siempre mayor quela unidad y crece con la irregularidad de la forma de la

cuenca, establecindose la siguiente clasificacin:Cg Forma

1,00 1,25 Redonda1,25 1,50 Ovalada1,50 1,75 Oblonga

RECTNGULO EQUIVALENTE

Roche supone que el escurrimiento en una cuenca dadaes aproximadamente el mismo en condicionesclimatolgicas idnticas, que sobre un rectngulo de lamisma superficie, teniendo el mismo coeficiente deGravelius y la misma reparticin hipsomtrica y,suponiendo que la distribucin del suelo, de vegetacin

y de densidad de drenaje, son respetadas en lasdiferentes reas comprendidas entre curvas de nivel. Esuna transformacin puramente geomtrica de la cuencaen un rectngulo del mismo permetro, conviertindosela curva de nivel en rectas paralelas a los ladosmenores, siendo stos la primera y la ltima curva denivel. Dicha transformacin toma las siguientesexpresiones:

212,1

1112,1 g

g

C

ACL

212,1

1112,1 g

g

C

ACl

donde, en unidades homogneas:

L: altura del rectngulo;L: base del rectngulo;Cg: coeficiente de Gravelius;A: superficie de la cuenca.

PARMETROSDE RELIEVE

La influencia del relieve sobre el hidrograma es anms evidente. A una mayor pendiente corresponderuna mayor duracin de concentracin de aguas deescorrenta en la red de drenaje y afluentes al curso

principal. Los parmetros ms utilizados son lossiguientes:

CURVA HIPSOMTRICA

Es frecuente definir el relieve por la curva hipsomtricade la cuenca, que representa grficamente cotas deterreno en funcin de las superficies correspondientes.Para realizarlo se lleva, a escalas convenientes, laaltitud dada en las ordenadas y la superficie de lacuenca, para la cual cada punto tiene de cota al menosigual a esa altitud, en proyeccin horizontal a lasabscisas. Esta ltima se obtiene planimetrando lasuperficie correspondiente al rea definida en la cuenca

entre la curva de nivel, cuya cota se ha definido en lasordenadas y, los lmites de la cuenca por encima de lacota citada; verificndose esta operacin para todos losintervalos seleccionados en las ordenadas.

La curva hipsomtrica permite caracterizar el relieve.Una pendiente fuerte en el origen hacia cotas inferioresindica llanuras o penillanuras; si la pendiente es muyfuerte hay peligro de inundacin. Una pendiente muydbil en esa parte revela un valle esponjado. Una

pendiente fuerte hacia la parte media, indica unameseta.

ALTURA MEDIA

Se calcula como el cuociente entre el volumen de lacuenca (superficie comprendida entre la curvahipsomtrica y los ejes coordenados) y su superficie, esdecir:

A

Vh

donde:

h: altura media (m);V: volumen de la cuenca (m3);A: superficie de la cuenca (m2).

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La altura media es tanto mayor cuanto ms se eleva elrelieve por encima de la altitud mnima y tanto menorcuanto menores variaciones de altitud presente elrelieve.

PENDIENTE MEDIA

Es otro parmetro que define al relieve. Se calculacomo la media ponderada de las pendientes de todas las

superficies elementales en las que la lnea de mximapendiente es constante.

Se expresa como:

A

ELJ

i100

donde:

J: pendiente media de la cuenca (%);Li: suma de las longitudes de las curvas de nivel

(km);E: equidistancia entre las curvas de nivel (km);A: superficie de la cuenca (km).

PARMETROSDE RELIEVEEN RELACINCONLA EROSIN

Es evidente el carcter determinante que toma el relieveen el fenmeno erosivo. Los ndices ms utilizados quese destacan son:

Coeficiente de Masividad

Se representa por tg y fue establecido porMartonne(ao); su expresin es la siguiente:

A

htg

donde:

h: altura media de la cuenca (m);A: superficie de la cuenca (km2).

Este coeficiente permite diferenciar netamente cuencasde igual altura media y relieve distintos, aun cuando noes suficiente para caracterizar la proclividad de laerosin de una cuenca, pues da valores iguales en elcaso de cuencas diferenciadas, como por ejemplo,cuando la altura media y superficie aumenten

proporcionalmente.

Coeficiente Orogrfico

Se define como:

tghCO

donde:

h : altura media de la cuenca (m);tg: coeficiente de masividad.

Este ndice combina los dos parmetros del relieve queacta en los procesos erosivos: la altura media, sobre laenerga potencial del agua; y la inclinacincaracterstica de las laderas de la cuenca, sobre laenerga cintica del flujo de la escorrenta superficial.

PARMETROS RELATIVOSALA RED HIDROGRFICA

Se denomina red hidrogrfica al drenaje natural,permanente o temporal, por el que fluyen las aguas delos escurrimientos superficiales, hipodrmicos ysubterrneos de la cuenca.

La red hidrogrfica superficial se analiza a travs de:

DENSIDADDE DRENAJE

Se define, para una cuenca dada, como la longitudmedia de curso por unidad de superficie, mediante laexpresin:

A

LD

i

donde:

D: densidad de drenaje (km1);Li: suma de las longitudes de los cursos que se

integran en la cuenca (km);A: superficie de la cuenca (km2).

En un principio y, sin tener en cuenta otros factores delmedio fsico de la cuenca, cuanto mayor sea la densidadde drenaje, ms rpida ser la respuesta de la cuencafrente a una tormenta, evacuando el agua en menostiempo.

En efecto, al ser la densidad de drenaje ms alta, unagota deber recorrer una longitud de ladera pequea,realizando la mayor parte del recorrido a lo largo de loscauces, donde la velocidad de escurrimiento es mayor;

por lo tanto, los hidrogramas, en principio, tendrn untiempo de concentracin corto.

PENDIENTE MEDIADE CAUCE

Se calcula mediante la expresin:

100minmaxL

HHj

donde:

j: pendiente media del cauce (%);Hmax: altitud mxima del cauce (m);Hmin: altitud mnima del cauce (m);L: longitud del cauce (m).

ALEJAMIENTO MEDIO

Es un coeficiente que relaciona el curso de agua ms

largo con la superficie de la cuenca. Se expresa de lasiguiente manera:

A

La

donde:

a: alejamiento medio,L: longitud del curso de agua ms largo (km);A: superficie de la cuenca (km2).

TIEMPODE CONCENTRACIN

230


11/15

Como se ha visto anteriormente, a igualdad del resto delos factores, la morfologa de una cuenca, determina sufuncionamiento desde el punto de vista de losescurrimientos. Un concepto fundamental en el anlisisde estos escurrimientos es el "tiempo deconcentracin", que se define como el tiempo que tardaen llegar a la seccin de salida la gota de lluvia cada enel extremo hidrulicamente ms alejado de la cuenca,

determinndose mediante las frmulas experimentales:Giandotti

H

LStc

8,0

5,14

siempre que 5'136003600 LtL c

VenturaHeras

i

Satc

5,0

donde 5'005'0 a

Passini

5,0

31

i

SLatc

donde 13'004'0 a

siendo:

tc: tiempo de concentracin (en horas);S: rea de la cuenca (km2);L: longitud del cauce principal (km);I: pendiente del cauce principal;

H: elevacin media de la cuenca sobre la seccin deestudio (m).

Las frmulas ms utilizadas actualmente en Espaason:

Californiana (Kirpich)

385,03

870,0

H

Ltc

Direccin General de Carreteras (modificada delU.S. Corps of Engineers)

76,0

41

3

3,0J

Ltc

donde:

tc: tiempo de concentracin (en horas);L: longitud (en km) del cauce principal de la

cuenca;H: diferencia de nivel, (en metros), entre la salida

de la cuenca y el punto hidrulicamente msalejado;

J: pendiente media del cauce principal (J=H/L)

EL SUELO

CONCEPTOS

El papel del suelo en la cubierta vegetal es evidente,por lo que es necesario su conocimiento tanto paraestablecer un mejor aprovechamiento como para evitar

deterioros irreversibles de la misma, o la aparicin defenmenos perjudiciales derivados de su inadecuadouso; y que toda ordenacin agrohidrolgica trata deevitar o corregir.

Las propiedades del suelo pueden diferenciarse encaractersticas y cualidades. Una caracterstica del sueloes un atributo de ste que pude medirse o estimarse(textura, estructura y contenido en materia orgnica,entre otros). Una cualidad es un atributo complejo delsuelo, que acta de una forma diferencial sobre laadaptabilidad del suelo para una clase concreta deempleo o sobre su vulnerabilidad ante aqul(erosionabilidad, hidromorfa y productividad, entreotros).

PARMETROS DEL SUELO EN RELACIN CON LA EROSINHDRICA

Independientemente de la intervencin del relieve y delos usos del suelo en el proceso de erosin del suelo,ste tiene unas constantes que le hacen presentar unamayor o menor susceptibilidad a ser erosionado. Setrata de definir cules son esas constantes o ndices deerosionabilidad que, en funcin de sus caractersticasfsicas o qumicas, permiten calificar el suelo comoerosionable o resistente a la erosin.

La textura, estructura, permeabilidad y dispersin hansido las caractersticas fsicas en las que se han centrado

preferentemente los estudios. Segn stos, los ndicesms representativos son los siguientes:

ndice de Bennet

Este ndice se denomina tambin relacin de slice aalmina ms xido de hierro; su expresin es:

3232

2

OFeOAl

SiOE

Si E >2, el suelo es resistente a la erosin.

ndice de Bouyoucos

Tambin se denomina relacin de arcilla y se expresacomo:

arcilla%

arcilla%

arcilla%

olimarena%A

100

El suelo es tanto ms erosionable cuanto mayor es A.

Coeficiente de Dispersin

Fue establecido por Middleton y su formulacin es:

231


12/15

100arcillaolim%

arcillaolim%Cd

El limo y la arcilla del numerador corresponden apartculas inferiores a 0,05 mm, obtenidas al dispersarla muestra con agua pura (sin utilizar dispersante). Parala determinacin del denominador, se utiliza comodispersante hidrxido sdico.

En cuanto a su interpretacin, la formacin deagregados estables ante el agua est en razn inversacon los valores de este ndice.

Las investigaciones realizadas por Middleton permitenhacer la siguiente clasificacin:

Cd > 15: suelos fcilmente erosionables.

Cd < 15: suelos no erosionables.

Relacin Coloides a Equivalente de Humedad

Fue definido por Middleton como

humedaddeeequivalentcoloidedeCr %

La existencia de coloides favorece la formacin deagregados estables ante el agua; y contribuye a que elsuelo posea una mayor capacidad de almacenamientode humedad. Ambas circunstancias son contrarias a quese produzcan erosiones.

El equivalente de humedad refleja la dificultad quetiene el suelo para desprenderse del agua absorbida,influyendo as, en el poder de infiltracin y, porconsiguiente, en la existencia de escorrenta superficial.

La interpretacin de este ndice es la siguiente:

Cr> 1,5: suelo difcilmente erosionable

Cr< 1,5: suelo erosionable

Coeficiente de Erosin

Tambin fue definido por Middleton; su expresin es:

r

de

C

CC

Este coeficiente, al conjugar los resultados de losndices anteriores, se considera ms significativo queaqullos, sus valores indicativos son:

Ce > 10: suelo fcilmente erosionableCe < 10: suelo resistente a la erosin

Coeficiente SuperficieAgregacin

Se fundamenta en la hiptesis de Anderson, segn lacual la susceptibilidad de un suelo a ser erosionado, esten razn directa de la superficie comprendida por las

partculas no capacitadas para unirse, partculas msgruesas que el limo; y, en razn inversa de la calidad de

limos y arcillas para formar agregados estables ante elagua. El coeficiente se define como:

A

SCs

donde:

S: superficie especfica (en cm2/gr) de las partculas

cuyo dimetro est comprendido entre 0,05 mmy 2 mm.A: porcentaje de limo ms arcilla existente en el

suelo dispersado, menos el porcentaje de lamisma fraccin en el suelo no dispersado. Deacuerdo con la definicin dada para elcoeficiente de dispersin Cd, existe la relacinA=1-Cd

Un anlisis de los conceptos que han servido de basepara definir este ndice, permite deducir que sus valoresy la susceptibilidad de un suelo a ser erosionado, creceny decrecen en el mismo sentido. Por consiguiente, elempleo de dicho ndice es muy til para establecer unagraduacin de suelos en cuanto a la resistencia relativa

que oponen a ser erosionados.

EL CLIMA

CONCEPTOS

Segn la frmula ms ampliamente aceptada, el climade una localidad queda definido por las estadsticas alargo plazo de los caracteres que describen el tiempo deesa localidad, como la temperatura, humedad, viento y

precipitacin, entre otros, siendo el tiempo el estado dela atmsfera en un lugar y momento determinado.

As pues, el clima de una regin resulta del conjunto decondiciones atmosfricas que se presentan tpicamenteen ella a lo largo de los aos.

La importancia del clima es tan elevada y alcanza atantos aspectos de la vida humana, que su consideracinresulta imprescindible en los estudios del medio fsicoque abarquen zonas con sus distintos climas, como es elcaso de las ordenaciones agrohidrolgicas.

Por otra parte, el clima determina en alto grado el tipode suelo y de vegetacin, e influye por lo tanto en lautilizacin de la tierra. Tambin se encuentrantimamente relacionado con la topografa.

De manera general, el clima afecta a la actividad fsicay material del hombre y a las actuaciones que stedesarrollo, pudiendo estas actividades, en algunos casosconcretos, modificar el clima.

DATOS DISPONIBLES

El estudio climtico de una cuenca se efecta a partir delos datos pluviomtricos y termomtricos recogidos enestaciones meteorolgicas representativas. Lasestaciones meteorolgicas pueden ser: pluviomtricas,

232


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termomtricas y termopluviomtricas o completas. Delos datos que proporcionen, los ms utilizados en estetipo de proyectos son los siguientes:

Datos pluviomtricos:

precipitaciones totales mensuales, precipitaciones mximas en 24 horas mensuales; das de lluvia mensuales;

das de nieve mensuales.Datos termomtricos:

temperaturas medias mensuales; media de las temperaturas mximas; media de las temperaturas mnimas; temperaturas mximas absolutas; temperaturas mnimas absolutas.

En principio se seleccionarn el mayor nmero posiblede estaciones, tanto dentro como en los alrededores dela cuenca, tratando de representar toda la variedad desituaciones existentes en la zona, tanto en latitudescomo en exposiciones. De esa primera seleccin sedescartarn las estaciones cuya serie de aos sea muy

corta (lo ideal es contar con series de 30 aos, aunque lonormal es considerar aceptable una estacin si tiene almenos 10 aos continuados); y aquellas que sean tanincompletas que no dispongan de los datos suficientes,

para completarlas por algunos de los procedimientosestadsticos existentes. El resto se completarnsiguiendo dichos procedimientos.

En muchos casos, sobre todo en las partes altas de lacuenca, no se dispone de estaciones, debiendo recurrirseentonces, a la construccin de una o varias estacionesficticias, basndose en los datos de las existentes ymediante la aplicacin de las gradientes calculadasentre ellas. Estas estaciones ficticias slo tienen ciertafiabilidad en cuanto a los valores medios mensuales, esdecir, en cuanto a temperaturas y precipitacionesmedias mensuales, puesto que los valores extremostienen una mayor dependencia de condiciones muy

particulares de cada emplazamiento y su obtencin atravs de gradientes puede dar lugar a graves errores.

PRECIPITACIN MEDIA ANUAL

Completadas las series de precipitaciones mensualescon algunos de los mtodos indicados anteriormente, se

procede al clculo de la precipitacin media anual paralas distintas estaciones seleccionadas,confeccionndose, asimismo un mapa de lneas de

isoyetas, a una escala apropiada que puede ser1:200.000

BALANCES HDRICOS

A partir de los datos meteorolgicos disponibles y paracada una de las situaciones de las cuencas, se calculanlos balances hdricos, para diferentes hiptesis decapacidad de campo del suelo. El proceso de clculoque se sigue, suele ser el propuesto por Thornthwaiter y

Matter. Los elementos que intervienen en dicho clculoy que es preciso determinar son los siguientes:

Capacidad de almacenamiento de agua en las zonassusceptibles de evapotranspiracin, que dependerde la profundidad del sistema radical y de la texturadel suelo.

Temperaturas medias mensuales (T): obtenidas a

partir de mediciones directas. Evapotranspiracin potencial (ETP): determinada

por alguno de los mtodos existentes(Thornthwaiter, BlaneyCriddle y Penman, entreotros).

Pluviometra media mensual (P): obtenida a partirde registros en las zonas.

Prdidas o adiciones potenciales de la humedad delsuelo (PETP): los valores positivos corresponden aadiciones potenciales y los negativos a prdidas

potenciales, ambos relativos al contenido dehumedad en el suelo. Los meses con valores

positivos constituyen el perodo hmedo y aquelloscon valores negativos, el perodo seco.

Prdida potencial acumulada (ppa): para cada messe obtiene como suma de las prdidas potencialesexistentes en dicho mes y los anteriores.

Agua almacenada en el suelo (ST): es la cantidadde agua capilar contenida por el suelo, que dependede la capacidad de campo y de las prdidas

potenciales acumuladas.

Cambios de la humedad acumulada en el suelo(ST): se obtiene, para cada mes, por la diferenciaentre la humedad que contiene al final del mismo yla de su inmediato anterior.

Evapotranspiracin real (ETR): para los meses enque las precipitaciones superan a laevapotranspiracin potencial; su valor es igual al desta. Para los meses en que la evapotranspiracin

potencial supera a las precipitaciones, su valor esigual al de stas, ms las prdidas de aguaalmacenadas en el suelo.

ETR = P + (ST) en el perodo seco

ETR = ETP en el perodo hmedo

Dficit de humedad (D): es igual a la diferenciaentre la evapotranspiracin potencial y la real.

ETRETPD

Exceso de humedad (S): su valor es la diferenciaP (ETP + ST). Slo tiene existencia en los mesesen que P ETP sea positivo y el suelo alcance sucapacidad de campo, pues en caso contrario ladiferencia pasa a engrosar el contenido en humedaddel suelo.

Escorrenta total (R): se considera que laescorrenta de cada mes es igual al 50% de la suma

233


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de la aportacin mensual, ms lo que queda de losmeses anteriores.

2

SRR

Detencin de la humedad (DT): comprende latotalidad del agua existente en el suelo, igual a laalmacenada (ST), ms el exceso de humedad (S) yms el remanente del mes anterior (Re1), menos laescorrenta del mes considerado (R).

RRSSTDT e 1

GESTIN

Las acciones coordinadas que el hombre realiza,considerando su efecto en un sistema natural formado

por una cuenca y, la dinmica de dicho sistema, tienendiferentes connotaciones. La coordinacin de acciones,segn Duorojeanni, han sido catalogadas como accionesde gestin a nivel de cuenca o gestin de cuenca. Estas

actividades de gestin tienen diferentes objetivos, por locual reciben diferentes nombres. Los objetivos msconocidos son:

Desarrollo de cuencas, desarrollo integrado decuencas.

Manejo de cuencas, ordenacin de cuencas.

Desarrollo de recursos hdricos, administracin delagua.

Proteccin de cuenca, recuperacin de cuenca.

Los fines perseguidos mediante la accin genrica, quese refiere a trminos como ordenar, preservar, proteger,

recuperar, aprovechar, conservar, sobre el territorio osobre los recursos: captar agua y suministrarla, evitar laerosin del suelo, recuperar niveles de calidad de agua,alcanzar determinados niveles de rendimiento de

produccin forestal u otro. Las acciones especficas paralograr lo anterior, construir un embalse, capacitar acampesinos, otorgar crditos (Cuadro 1).

Los usuarios del agua potable, la sociedad, loscampesinos de menores recursos, los habitantes de un

poblado y, en general, los actores a los cuales se dirigen

los objetivos de las acciones coordinadas, constituyen elpblico objetivo.

Las acepciones e interpretaciones con que se enfoca eltema de gestin a nivel de cuenca hidrogrfica, puedenser clasificadas en dos grupos de factores:

las etapas en el proceso de gestin de cuencas.

la cantidad de elementos y recursos consideradosen el proceso de gestin.

Las etapas en el proceso de gestin de cuenca se dividenen:

1. Previa (1): estudio, formulacin de planes yproyectos

2. Intermedia (2): etapa de inversin para lahabilitacin de la cuenca con fines deaprovechamiento y manejo de sus recursos naturalescon fines de desarrollo del hombre. Esto se relacionacon trminos en ingls como development, riverbasin development, water resources development,

por lo que se han traducido como desarrollo de

cuenca o desarrollo de recursos hdricos ohidrulicos.

3. Permanente (3): etapa de operacin ymantenimiento de las obras construidas y, manejo yconservacin de los recursos y de elementosnaturales. Se asocia con trminos comomanagement, que pude tener hasta cuatroacepciones: gestin, administracin, ordenacin ymanejo. En general, se traduce water resourcesmanagement como administracin de recursoshdricos y watershedmanagementcomo manejo decuencas.

La cantidad de elementos y recursos naturales que sonconsiderados en el proceso de gestin en una cuenca.

PRIMERGRUPO (a): todos los elementos, recursos (abc)e infraestructura construida por el hombre para habilitarla cuenca a sus necesidades de vida.

SEGUNDO GRUPO (b): todos los elementos y recursosnaturales presentes en una cuenca.

TERCERGRUPO (c): solo el aprovechamiento y manejo delagua o de los recursos hdricos.

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Cuadro 2. Clasificacin de acciones de gestin en cuencas hidrogrficas

Etapas de gestin

Objetivos de gestin en cuencas

Para el aprovechamientoy manejo integrado

Para aprovechar y manejar todos losrecursos naturales

Para aprovechar y manejar slo elagua

(a) (b) (c)

(1) Etapa"Previa" Estudios, planes, proyectos

(2) Etapa"Intermedia"(Inversin)

"River BasinDevelopment"

(Desarrollo de cuencas)

"Natural Resources Development"(Desarrollo o aprovechamiento de

recursos naturales)

"Water Resources Development"(Desarrollo o aprovechamiento de

recursos hdricos)

(3) Etapa"Permanente"(Operacin y

mantenimiento,manejo y

conservacin)

"EnvironmentalManagement"

(Gestin ambiental)

"Natural Resources Management"(Gestin/manejo de recursos naturales)

"Water Resources Management"(Gestin/administracin del agua)

"Watershed Management" (Manejo/ordenacin de cuencas)

Fuente: Duorojeanni, 1994.

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Documents

2.05 La Cuenca Como Unidad Natural de OT