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INTRODUCCIÓN
En la provincia de Trujillo, ubicada en la región de La Libertad, Perú, se ha registrado un aumento significativo en la intensidad de las lluvias en la última decada. Este incremento en las precipitaciones ha planteado desafíos considerables en términos de gestión ambiental. El aumento en la intensidad de las lluvias ha incrementado la vulnerabilidad de las infraestructuras urbanas y las áreas naturales a inundaciones, erosión del suelo y degradación de la calidad del agua, fenómenos exacerbados por el cambio climático en la costa peruana, especialmente en la zona norte (1). Estos impactos negativos afectan tanto a los ecosistemas locales como a la calidad de vida de la población, como se evidenció en el distrito de La Esperanza, Trujillo, que sufrió daños significativos hace 7 años durante los meses de febrero y marzo (2).
Diversas investigaciones han abordado esta problemática, proporcionando una base sólida para justificar la utilidad de la aplicación de modelos para la gestión de riesgos y desastres modelaron hidrológicamente la quebrada San Idelfonso en Trujillo, sugiriendo soluciones de enrutamiento de desbordes, lo que evidencia la importancia de tales modelos en la planificación de infraestructura resiliente (3). Tambien (4) evaluó el riesgo de inundación pluvial en Casa Grande, concluyendo que las probabilidades de impacto varían de bajo a muy alto riesgo no mitigable, destacando la necesidad de modelos predictivos para anticipar y mitigar desastres. Igualmente, Chiroque (5) analizó la susceptibilidad a inundaciones en Chiclayo, recomendando medidas preventivas que podrían ser implementadas eficazmente con el apoyo de modelamientos hidrológicos. Además, Valdabenito (6) y Torres (7), realizaron modelamientos hidráulicos en diferentes regiones, utilizando herramientas avanzadas como Hec-Ras y ArcGIS, demostrando cómo estos modelos pueden evaluar y prever los peligros de inundación, permitiendo una gestión de riesgos más proactiva y eficaz. Estas investigaciones subrayan la relevancia de aplicar modelos hidrológicos e hidráulicos para una gestión integral y efectiva de riesgos y desastres ambientales.
El presente trabajo se propuso diseñar un modelamiento hidráulico específico para la provincia de Trujillo con el objetivo de evaluar los impactos ambientales causados por las variaciones en la intensidad de las lluvias. Los principales objetivos de este estudio incluyen analizar datos históricos de variación de intensidad de lluvias, identificar áreas vulnerables, realizar un modelamiento hidráulico para escorrentías de lluvia y proponer soluciones ante eventos desafortunados.
La importancia de este trabajo radica en la necesidad de una comprensión profunda de los impactos ambientales generados por las variaciones de las lluvias, lo que permitirá una gestión más efectiva de los eventos climáticos extremos. Teóricamente, se enmarca en el contexto del cambio climático global, y a nivel práctico, contribuirá al diseño de infraestructura adecuada y a la toma de decisiones informadas para mitigar riesgos. La elección de software técnico, datos meteorológicos y topográficos actualizados garantizar la precisión y relevancia del modelo hidráulico para la provincia de Trujillo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Este estudio se enmarca como una investigación aplicada y descriptiva según lo definido por Murillo (8) y Guevara (9). La investigación aplicada se centra en la aplicación práctica de conocimientos existentes y la generación de nuevos conocimientos mediante la investigación empírica, mientras que la investigación descriptiva tiene como objetivo describir con precisión las acciones, costumbres y actitudes actuales para comprender las circunstancias y fenómenos relevantes. El diseño del estudio es no experimental, utilizando datos de experiencias directas no manipuladas.
La población estudiada corresponde a la zona de la provincia de Trujillo, específicamente representada en formatos georreferenciados como raster, DEM, curvas de nivel, entre otros. La muestra se focaliza en un punto específico ubicado en el río Moche, con coordenadas UTM de 737375.70 m E y 9110233.46 m S, a una elevación aproximada de 257 m.
Los datos históricos de variación de intensidad de lluvias abarcan el período de 1982 a 2023, recalibrados al datum WGS 84-17s-32717 actualizado mediante fuentes como visores climáticos e informes de evaluación de datos nacionales. La recolección de datos se llevó a cabo mediante técnicas de observación y análisis documental, verificando fuentes documentales de acceso público, incluyendo páginas gubernamentales a nivel nacional, regional y municipal que proporcionaron las variables críticas para el estudio. Los instrumentos empleados fueron el diario de campo para registrar observaciones directas, la guía de observación para sistematizar las observaciones específicas en terreno, y la guía de análisis documental para estructurar la revisión sistemática de informes técnicos y datos relevantes.
El procedimiento de recolección de datos incluyó la identificación de portales de fuentes georreferenciadas nacionales y la descarga de archivos de información (DEM, raster, Shapefile, KML, curvas de nivel) siguiendo criterios de inclusión. Los datos fueron georreferenciados e interpolados al datum WGS 84 17S para minimizar el margen de error a menos de 50 metros. Se delimitó la provincia de Trujillo y se estimó el área de riesgo ante variaciones de intensidad de lluvias en QGIS, además de realizar simulaciones en escala de colores utilizando curvas de nivel obtenidas de Google Earth Pro.
Para la modelación hidráulica, se procedió con el corte del área seleccionada para la simulación en Iber, estimando el caudal máximo en metros cúbicos por hora. Se plantearon estructuras para posibles escenarios de inundación utilizando Sketchup Pro 2022. La validación de los resultados se realizó con software técnico reconocido como QGIS, Iber, Google Earth Pro y Sketchup Pro 2022, con la colaboración de expertos del área de Ingeniería Ambiental de la Universidad Privada del Norte para garantizar la fiabilidad de la información y metodología empleada.
Durante la preparación del trabajo se consideraron aspectos éticos que incluyen la responsabilidad social mediante la investigación, el respeto a la integridad intelectual citando a los autores pertinentes, la veracidad en la presentación de datos reales, la honestidad y transparencia en la elaboración del trabajo, y el respeto al medio ambiente y la vida al evitar cualquier perjuicio a personas, animales o ecosistemas.
Esta metodología proporciona un marco riguroso para la investigación y análisis de los impactos ambientales de las variaciones en la intensidad de las lluvias en la provincia de Trujillo, asegurando la precisión y relevancia de los resultados obtenidos.
RESULTADOS
La provincia de Trujillo, ubicada en la zona norte de Perú, abarca un área de 1779 km² y tiene una población de 1.01 millones de habitantes, de los cuales el 48% son mujeres y el 52% son hombres, según datos del INEI de 2021. Esta región presenta cuencas hidrográficas significativas, como el río Moche, que desemboca en el océano Pacífico.
Coordenadas geográficas de Trujillo, Perú, en grados decimales. La latitud de Trujillo es de -8.1159900° y la longitud es de -79.0299800°. Teniendo como muestra de referencia la ubicación del trabajo (10).
En el siguiente informe, se revela que durante el mes de mayo se observan anomalías acumuladas de lluvia, especialmente durante los veranos (enero a marzo) de años extraordinarios como 1982 y 1998, así como durante los eventos del Niño Costero entre 2017 y 2023. Estos datos posicionan a la provincia de Trujillo como una "área húmeda" vulnerable a variaciones significativas en las precipitaciones.
El análisis de datos históricos de lluvias mensuales, utilizando los índices C y E, muestra variaciones en la intensidad de las precipitaciones. El índice C se refiere al calentamiento en el Pacífico central, mientras que el índice E se refiere al Pacífico oriental. Estas variaciones están relacionadas con excesos de lluvias en la región norte y centro occidental de Perú. En las siguientes figuras, el color naranja indica condiciones desfavorables de lluvia, mientras que el verde indica condiciones favorables Figura 1
En el Punto C se observa un incremento gradual de la precipitación entre enero y marzo, siendo marzo el mes más lluvioso con un promedio de 60 mm, mientras que enero registra la menor precipitación con un promedio de 20 mm. Figura 2
En el Punto E se observa un incremento gradual de la precipitación entre enero y marzo, siendo marzo el mes más lluvioso con un promedio de 76 mm, mientras que enero registra la menor precipitación con un promedio de 20 mm. Figura 3
Desde 2017 hasta 2024, se ha observado un aumento en la intensidad de las lluvias durante los meses de enero, febrero y marzo. Esto se evidencia en los datos proporcionados por la estación climática de Quiruvilca
Figura 4. Datos de la Estación Climática de Quiruvilca. Análisis de Datos y Recursos Estadísticos del Agua - ANDREA (12)
La Figura 4, está basada en datos y recursos estadísticos del Agua (12), muestra dos periodos de análisis. Durante el Periodo Azul (1980-1998), se registró un promedio de precipitaciones de 152.768 mm con una desviación estándar de 152.639, mientras que en el Periodo Amarillo (1998-2017), el promedio de precipitaciones fue de 112.107 mm con una desviación estándar de 86.547.
Esto indica que, aunque los años 1982 y 1998 registraron las lluvias más intensas, la variación en la intensidad de las lluvias ha sido significativa en los meses de enero, febrero y marzo
La Tabla 1, muestra el aumento en la variabilidad de las precipitaciones de enero a marzo de 2023, registrado por la estación hidrometeorológica de Laredo en la provincia de Trujillo
En la Figura 5, anterior podemos presentar la fisiografía de la provincia de Trujillo y la interpolación de sus características hidrológicas basadas en el clima de la última década. Estos gráficos pueden variar según la naturaleza y otros factores.
La Figura 6, delinea la zona de riesgo mediante la interpolacion de rasters en QGIS, utilizando datos de visores nacionales. Se identificó que el polígono en color negro delimita la zona vulnerable ante cambios en la intensidad de las lluvias. Las redes hidrográficas de la provincia de Trujillo se perfilan como soluciones viables para gestionar el caudal, particularmente en las áreas de nivel medio y bajo, con el fin de mitigar los efectos adverso.
En la Figura 7, se presenta una simulación de escorrentía fluvial/pluvial en una zona central de la provincia de Trujillo. El caudal máximo registrado fue de 50 litros por segundo, equivalente a 180 metros cúbicos por hora (13). La simulación indica que el río Moche puede gestionar este caudal, y se recomienda la construcción de presas pequeñas en puntos estratégicos para controlar los caudales en las entidades hídricas mayores. Este estudio tiene como objetivo la prevención de riesgos y la gestión efectiva de eventos extremos
La Figura 8, representa la propuesta de construir presas para mitigar los impactos ambientales causados por las variaciones en la intensidad de las lluvias, es crucial determinar la ubicación óptima de estas estructuras. Las presas deben ser estratégicamente ubicadas en áreas de acumulación natural de agua, como lagunas, lagos y quebradas, donde puedan captar y regular eficazmente el caudal durante períodos de lluvias intensas. La cantidad y distribución de las presas dependerán del análisis hidrológico específico de la región, considerando factores como la topografía, el flujo de agua y las áreas vulnerables a inundaciones, asegurando así una gestión efectiva de riesgos y una protección ambiental adecuada
La Figura 9, muestra una propuesta de alcantarillado para lluvias diseñado para centros poblados y ciudades, con un sistema de drenaje planificado para desembocar en el río Moche. Este diseño tiene como objetivo evitar la acumulación de agua pluvial y fluvial en los distritos poblados de la provincia de Trujillo
DISCUSIÓN
Respecto al análisis de datos de variación de intensidad de lluvias en la provincia de Trujillo, los informes de investigación han destacado la importancia de monitorear continuamente los eventos climatológicos, especialmente la lluvia, para anticipar futuros sucesos (10-12). Según SENAMHI (10), la provincia de Trujillo se caracteriza por ser extremadamente húmeda y susceptible a cambios en la intensidad de la lluvia, especialmente entre los meses de enero a marzo, como se evidencia en los registros históricos de 1982-1998 y 2017-2023. ANA (11), complementa estos hallazgos al confirmar que en la estación de Quiruvilca, los mismos meses presentan la mayor variabilidad en la intensidad de las lluvias, medida en términos de desviación estándar y acumulación en milímetros. Sin embargo, se identificaron limitaciones relacionadas con datos desactualizados debido a la falta o mal funcionamiento de estaciones automáticas en la región, lo que sugiere la necesidad de mejorar la infraestructura de monitoreo para una gestión más precisa y oportuna de eventos climáticos extremos en la provincia.
Para la identificación de áreas vulnerables a intensas lluvias, tomando en cuenta a CENEPRED (2) y Chiroque (5), destacan la importancia de elaborar mapas georreferenciados para ubicar y estimar zonas de riesgo por intensidad de lluvias, ya sea mediante datos numéricos o escalas de colores. El uso de software como QGIS permitió delimitar polígonos y aproximar zonas expuestas a cambios en la intensidad de lluvias. Las limitaciones incluyeron la data expuesta en la web para el levantamiento geográfico, ya que no se pudo realizar un proyecto de campo debido a la escala de la zona y a restricciones económicas.
En cuanto a la modelación hidráulica Torres (7), plantea en su investigación se afirma la relevancia del uso de programas de modelación hidrológica y las herramientas que brindan los software y bases de datos vectoriales para exposiciones geográficas propuestas para la modelación hidráulica. En este trabajo, el software Iber proporcionó la modelación final. El estudio estuvo limitado a la elaboración del modelamiento hidráulico mediante medios externos, utilizando los programas QGIS, Google Earth Pro e Iber. La información geográfica obtenida de la web también fue una limitación, ya que no se llevó a cabo un proyecto de campo a escala de la zona de estudio debido a restricciones económicas. Otro impedimento fue la falta de estaciones hidrometeorológicas en Perú. Por consiguiente, los datos obtenidos son aproximados, dado lo complejo que es detallar fenómenos naturales como la lluvia y otros factores involucrados.
Por último, se discuten las ideas de solución ante eventos desafortunados por variaciones de lluvias. Tomando en cuenta la investigación de Anticona (3), donde se propone un enrutamiento hacia el río Moche para la problemática del desborde de la Quebrada San Idelfonso debido a las lluvias. Sin embargo, no se consideró que el caudal máximo que puede soportar el río Moche es de 180 metros cúbicos/hora, lo cual descarta enrutamientos de fuentes de agua mayores a esta cantidad. Por ello, se propone la construcción de presas en áreas aledañas a quebradas, lagunas y otros cuerpos de agua. Para las zonas pobladas, se propone la instalación de alcantarillados para lluvias o imbornales, que desembocarían en el río Moche, con el fin de evitar acumulaciones de agua pluvial y fluvial en los distritos poblados de la provincia de Trujillo. Las limitaciones en estas ideas de solución incluyen la complejidad de las zonas donde se podrían implementar, resultando en solo un boceto de lo que se quiere lograr.
CONCLUSIONES
La hipótesis previamente establecida no es rechazada, dado que se logró desarrollar el modelamiento hidráulico en la zona delimitada, y se estima que podría proporcionar apoyo para investigaciones futuras orientadas hacia una evaluación de impacto ambiental.
Se logró analizar los datos históricos de variaciones de intensidad de lluvias en la provincia de Trujillo, concluyendo que, en los meses de enero a marzo, ocurre el mayor índice de lluvias, siendo registrado el año actual 2023 con un mínimo de 0.0129 mm/mes y un máximo de 1.2968 mm/mes.
Se identificaron las áreas vulnerables a variaciones de intensidad de lluvias intensas, como se muestra en la figura N°8, donde se diferencia con un polígono de borde negro la zona más propensa a cambios en la intensidad de lluvias.
Se logró la modelación hidráulica del área seleccionada para escorrentías de lluvia, obteniéndose un caudal máximo registrado de 180 metros cúbicos/hora. Se propusieron ideas de solución para mitigar los impactos ambientales generados por variaciones en la intensidad de lluvias. Estas incluyen la construcción de presas en zonas de lagunas, lagos y quebradas, y la elaboración de alcantarillados para lluvias o imbornales en los centros poblados y ciudades, con el objetivo de evitar eventos desafortunados causados por las lluvias.
