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MECHANISMS OF APPLIED GEOMATICS: SAGA AND IBER IN THE
ANALYSIS OF FLOODABLE WETLAND AREAS.
MECANISMOS DE GEOMÁTICA APLICADA: SAGA E IBER EN EL ANÁLISIS
DE ÁREAS INUNDABLES DE HUMEDALES.
Autores:
Ing. Alex Hernán Coveña Rodríguez
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ, INSTITUTO DE POSGRADO, MAESTRÍA
EN GESTIÓN Y PREVENCIÓN DE RIESGOS.
acovena6636@utm.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-2721-6384
Ing. Henry Antonio Pacheco Gil, PhD
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ, INSTITUTO DE POSGRADO, MAESTRÍA
EN GESTIÓN Y PREVENCIÓN DE RIESGOS.
Henry.pacheco@utm.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-9997-9591
Fechas de:
Recepción: 01-ABR-2022 Aceptación: 18-ABR-2022 Publicación: 15-JUN-2022
https://orcid.org/0000-0002-8695-5005
http://www.mqrinvestigar.com/
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RESUMEN
Entre los servicios que prestan los humedales dentro del ciclo hidrológico, se encuentra servir
como reguladores de los flujos de agua de la escorrentía superficial precipitada. En época de
sequía son reservorios de agua tipo pajón y en época invernal moderada amortiguan las
inundaciones por su poder de absorción, aunque en inviernos anómalos contribuyen con las
inundaciones, causando grandes pérdidas económicas y humanas. Históricamente la zona
próxima al sistema de humedales “El Tabacal”, ubicado en el cantón Rocafuerte (Manabí-
Ecuador), ha sufrido inundaciones periódicas, por lo que esta investigación se propuso como
objetivo, determinar las zonas inundables próximas a estos humedales mediante la propuesta
y aplicación de una metodología utilizando la combinación de dos mecanismos de geomática
aplicada como es el uso IBER (ecuaciones de St. Venant) y del modelo morfométrico SAGA
(Flujo de Acumulación-FACC, Índice de Humedad Topográfica -TWI, Longitud y Magnitud
de la Pendiente - LS). La aplicación de esta metodología proporcionó en muy poco tiempo
una respuesta precisa de las áreas de mayor acumulación, concentración y erosión
provocados por la escorrentía superficial del agua de precipitación, relacionadas
directamente con las inundaciones. Se logró comprender cuál de los parámetros morfológicos
utilizados tuvo mayor peso según el escenario de inundación, complementando al modelo
IBER. Finalmente, la fusión de los métodos determinó la conexión del sistema de humedales
al rio principal y la manera en que quebradas secundarias y guías de agua alimentan los
drenajes principales para que se produzcan desbordes e inundaciones.
Palabras claves: Inundación; humedales; geomática aplicada; modelo morfométrico SAGA.
método hidrodinámico Iber.
ABSTRACT
Among the services provided by wetlands within the hydrological cycle, is to serve as
regulators of water flows from precipitated surface runoff. In the dry season they are straw-
type water reservoirs and in the moderate winter they cushion the floods due to their
absorption power, although in anomalous winters they contribute to the floods, causing great
economic and human losses. Historically, the area near the "El Tabacal" wetland system,
located in the Rocafuerte canton (Manabí-Ecuador), has suffered periodic floods, so this
research was proposed as an objective, to determine the floodable areas near these wetlands
through the proposal and application of a methodology using the combination of two
mechanisms of applied geomatics such as the use of IBER (St. Venant equations) and the
SAGA morphometric model (Flow of Accumulation-FACC, Topographic Humidity Index -
TWI, Length and Magnitude of the Slope - LS). The application of this methodology
provided in a very short time an accurate response of the areas of greatest accumulation,
concentration and erosion caused by surface runoff of precipitation water, directly related to
floods. It was possible to understand which of the morphological parameters used had the
greatest weight according to the flood scenario, complementing the IBER model. Finally, the
fusion of the methods determined the connection of the wetland system to the main river and
the way in which secondary streams and water guides feed the main drainages so that
overflows and floods occur.
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Key words: Applied geomatics; flood; Iber hydrodynamic method; SAGA morphometric
model; wetlands.
INTRODUCCIÓN
Una de las problemáticas hídricas que recurrentemente enfrentan muchas ciudades es
la inundación (Viand y González, 2012), considerado como un evento propio y periódico de
la dinámica natural de las cuencas hidrográficas, hace referencia a la acumulación de agua
fuera de los cauces y áreas de reserva hídrica de las redes de drenaje (González et al., 2020),
se consideran además como un proceso hidrológico y geomorfológico complejo, por lo que
debe ser considerado desde una perspectiva hidromorfológica (Ojeda, 2020). Se presenta
debido a que los cauces de escorrentía superan la capacidad de retención e infiltración del
suelo y/o capacidad de transporte de los canales (Rojas Y Jiménez, 2021), producidas como
consecuencia del aumento de precipitaciones, la ocurrencia del Fenómeno del Niño, la
vulnerabilidad estructural y social que se asientan en las riberas del río y la modificación de
la dinámica fluvial (Bautista y Toscano, 2021).
Es probable que las actuaciones humanas poco acordes con los rasgos naturales del
medio hayan provocado una acentuación general del riesgo de inundación (Pérez et al.,
2016), en este sentido, el origen de la problemática se sitúa en la ocupación para uso
residencial de un territorio originalmente fluvial (Gutiérrez, 2014). Ya que como indican
Caruso y Ríos (2021) los denominados frentes de agua urbanos, donde se articulan las
interfaces tierra-agua, han sido especialmente valorados por el urbanismo neoliberal.
Originándose un proceso de construcción de canales, entubamientos y terraplenes que
permiten “ganar” terrenos a los ecosistemas para urbanizar, dejando como resultado,
habitantes en situación de riesgo (Merlinsky y Tobías, 2020).
En fundamentación en aquello, los humedales no escapan a la problemática
planteada, ya que se consideran como uno de los sistemas naturales más olvidados a nivel
mundial y que ven alterado su paisaje con actividades antropogénicas realizadas por el
hombre (López, et al., 2010). En esta línea, el crecimiento urbano que se presenta en el límite
de los humedales, evidencia una problemática que está sujeta a componentes que conforman
el territorio. Factores como: quebrantamiento de su estructura ecológica principal y la
expansión urbana desordenada de este sector (Vega, 2020).
En relación, el cantón Rocafuerte padece un elevado grado de riesgo por inundación
debido al incremento de la vulnerabilidad ante el peligro natural de precipitaciones de fuerte
intensidad e inundaciones, como consecuencia del aumento en la exposición física a los
mismos. Lo que se agrava en la zona del sistema de humedales “El Tabacal”, donde existe
un incremento en la intensa ocupación del suelo tanto en actividades agrícolas como en el
desaforado incremento de los nuevos espacios urbanos debido a la expansión de las áreas
residenciales, agravándose aún más por la ocupación plena, estrangulamiento o aterramiento
de los cauces naturales, en este caso, tanto del río Portoviejo que a pesar que se encuentra a
varios kilómetros, en tiempo de invierno se desborda, inundando la planicie baja del cantón
y de los canales más cercanos, siendo importantes contribuyentes de la inundación del
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humedal (Batista y Zambrano, 2018) (Pacheco, 2018). A pesar de aquello, el sistema de
humedales no cuenta con estudios de la exposición a inundación a la que se ven sometida la
zona cercana a este sistema natural, ni con análisis de diagnóstico y proyección que permita
crear lineamientos específicos en pos de reducir los daños antropogénicos, así como en
reducir la exposición de los sistemas productivos y habitacionales de la zona.
En este sentido, la investigación se planteó como objetivo, determinar las zonas
inundables próximas a estos humedales mediante la propuesta y aplicación de una
metodología utilizando la combinación de dos mecanismos de geomática aplicada como es
el uso IBER y del modelo morfométrico SAGA.
La trascendencia de esta investigación radica en que se enriqueció la mirada sobre la
temática de riesgo de desastres, a través del análisis de las condiciones materiales de su
producción (Ríos, 2009), donde los mapas de peligro y exposición deben proporcionar
información predictiva para establecer normas preventivas, determinar medidas correctivas,
establecer sistemas de alerta y diseñar planes de protección civil (Campo et al., 2016). El
sistema de humedales “El Tabacal” ubicado en el cantón Rocafuerte y al margen del
aglomerado, es un caso testigo de todo lo anterior. Por tal motivo, resulta de interés
determinar las zonas inundables próximas a estos humedales, en modo de diagnóstico y
proyección.
En consecuencia, Moreno y Bermúdez (2017) recomiendan un análisis de la
implementación metodológica de evaluación de inundación y de la exposición de los
asentamientos cercanos a este fenómeno, aplicando algunas herramientas básicas de los
Sistemas de Información Geográfica (SIG) que permitan dar luces metodológicas a los
análisis de riesgos que se pueden aplicar en las alcaldías municipales. En este sentido, los
SIG han sido utilizados en algunas investigaciones relacionadas a inundación, por ejemplo:
Intriago et al., (2020) realizaron el estudio y determinación de los parámetros morfométricos
de la subcuenca hidrográfica que abastece al rio Rímac ubicado en el departamento de Lima
(Perú) empleando Google Earth como fuente de obtención de imágenes, modelos digitales
de elevación otorgados por la NASA; el procesamiento se llevó a cabo mediante el uso del
software QGIS, en acompañamiento de uno de sus complementos siendo el caso del SAGA
GIS. Delgado et al., (2020) estimaron el índice de humedad topográfico - TWI para la
microcuenca La Mina, Parroquia Membrillo, cantón Bolívar en la costa ecuatoriana,
procediendo a partir de modelos digitales de elevación (DEM) con herramientas
computacionales como Quantum GIS (QGIS), y el modelo hidrológico TOPMODEL. El
análisis morfométrico, aparte de ser utilizado para determinar zonas de inundación se emplea
también en la determinación de zonas susceptibles ante movimientos en masa, tal como lo
indican Alonzo et al., (2021) que utilizaron la metodología Insar (Radar interferométrico de
apertura sintética), para determinar las deformaciones del terreno en milímetros, a la que
incorporaron parámetros morfométricos FCC, TWI y LS y luego, el Índice de Estabilidad
(Mohr-Coulomb) para determinar el estado del talud adyacente al campus universitario de la
Universidad Técnica de Manabí –Ecuador. De igual manera Cando, (2019) determinó las
trayectorias de flujo de lahares primarios y secundarios del Volcán de Fuego (Guatemala)
utilizando parámetros morfométricos TWI, FCC y LS por medio del software SAGA.
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Por su parte el software IBER fue utilizado en Boza et al., (2021) que realizaron la
simulación y análisis de inundaciones en cabeceras de cuenca (Chancay-Huaral, Lima-Perú)
en diferentes tramos, para lo cual los caudales fueron obtenidos mediante el software SWAT,
además de otros SIG: ArcGis 10.5, QGIS 3.8.2, SASPLANET, GLOBALMAPER. Por su
parte Pérez et al., (2021) implementaron el software en la modelación para el sector sur del
Humedal Gualí, Bogotá –Colombia, en dos dimensiones.
El estudio de esta temática consideró dos variables de análisis: Mecanismos de
geomática aplicada ante inundaciones y la gestión de las mismas.
La geomática aplicada está direccionada a resolver problemas globales y de la
comunidad, mejorando la calidad de vida de las personas, aplicando los criterios de
colección, administración y representación de la data geoespacial se sirve al bien común en
diferentes niveles de la sociedad: Estados, gobiernos provinciales, municipalidades,
instituciones; a las personas directa e indirectamente. Contar con la información geoespacial
completa, al día y en un mismo sistema de referencia es hoy de extrema importancia para la
economía y el desarrollo social (Montañez y Rincon, 2015). La Geomática incluye las más
modernas herramientas y técnicas interrelacionadas, tales como: Los sistemas satelitales de
posicionamiento global (GPS, GLONASS, GALILEO, etc.), fotogrametría digital,
cartografía digital, percepción remota, sistemas de información geográfica, sistemas de toma
de decisiones, Geoestadística, SIG bajo web, etc., que están en constante desarrollo, lo que a
su vez genera importantes avances en el conocimiento de sus campos de aplicación (Instituto
Geográfico Agustín Codazzi IGAC, 2010).
Por su parte Rojas y Rojas (2015) definen como GIS a un conjunto de herramientas
y métodos para la organización de datos geográficos y de cualquier otra clase, referenciados
siempre a elementos geográficos. En esta investigación se utilizaron los sistemas de
información geográfica detallados en la tabla 1.
Tabla 1. Utilidad de los sistemas de información geográfica utilizados en la investigación.
SIG Utilidad.
Google Earth Pro
Aplicación que mediante la combinación de imágenes de satélite,
mapas y una base de datos con información espacial, permite
visualizar imágenes, incluyendo ortoimágenes, modelo digital del
terreno y otra información espacial de todo el planeta (De Miguel et
al., 2013). Ofrece una visión clara de zonas o edificios y datos de
elevación (Hu et al., 2020).
Global Mapper
Herramienta de visualización, que convierte, edita, imprime, crea
pistas GPS y permite que utilice la funcionalidad de los datos GIS
conjuntos, además de mostrar los conjuntos de datos más comunes, el
ráster o vector de elevación
(
Șchiopu
,
2018)
.
SAGA
El Sistema de análisis geoambiental (System for Automated
Geoscientific Analysis) es un software de código libre cargado con
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algoritmos de análisis para estudios geocientíficos, que se puede
enlazar a otros programas gratuitos de SIG como Qgis e Hidrosig
(Castro, 2017). Utilizando el método morfométrico con SAGA se
pueden determinar los siguientes valores morfométricos: Flujo de
Acumulación-FACC, Índice de Humedad Topográfica -TWI, y
Longitud y Magnitud de la Pendiente
–
LS
(Cando, 2019).
IBER
Software libre, que es utilizado en la simulación de inundaciones en
aguas someras, es decir poco profundas (Boza et al., 2021),
especialmente adecuado para flujos discontinuos y, en concreto, para
cauces torrenciales y regímenes irregulares, que combina un módulo
hidrodinámico, un módulo de turbulencia y un módulo de transporte
de sedimentos
(Bladé et al., 2014)
.
Por su parte la gestión de inundaciones está generalmente orientada a la reducción
del riesgo. Por lo tanto, las medidas pueden dirigirse a uno o varios de los elementos del
riesgo. Existen numerosas medidas de reducción del riesgo de inundación, en general, los
planes de gestión del riego pueden girar en torno a varios tipos de medidas, estructurales, no
estructurales, públicas y/o privadas. Las medidas estructurales consisten en la realización de
obras de infraestructura que actúan sobre los mecanismos de generación, acción y
propagación de las avenidas alterando sus características hidrológicas o hidráulicas, con la
finalidad de minimizar el posible impacto de una inundación (Osés-eraso, 2020). Las
medidas no estructurales son aquellas que no requieren grandes obras de ingeniería, que
atañerían a la cultura y a la sociedad del ser humano. La concienciación ciudadana, las
políticas preventivas, la inclusión de los riesgos naturales en la educación, busca el aumento
de la resiliencia de la población expuesta (Vázquez, 2015).
MATERIAL Y MÉTODOS
Como se aprecia en la Figura 1, se utilizaron bases cartográficas y software: