GE. Doctorado en Planificación y Manejo Ambiental de Cuencas Hidrográficas
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El Doctorado en Planificación y Manejo Ambiental de Cuencas Hidrográficas es un programa multidisciplinario dirigido a profesionales graduados con título de Magíster en Planificación y Manejo Ambiental de Cuencas Hidrográficas o de las Ciencias Ambientales, Sociales ó Naturales con una formación sólida sobre los componentes del sistemas cuenca hidrográfica.
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- PublicaciónAcceso abiertoEscalamiento de propiedades hidráulicas del suelo en el régimen de crecidas a escala de cuenca. Aplicación en la cuenca del río Combeima (Suramérica)(Ibagué : Universidad del Tolima, 2017, 2017) Peña Rojas, Luis EduardoSe ha reconocido la importancia de conocer el efecto de los cambios de usos del suelo sobre el régimen de caudales en cuencas hidrográficas. En este sentido, se han desarrollado investigaciones para evaluar dicho efecto desde diferentes enfoques como el análisis no estacionario, la simulación hidrológica y la observación de cuencas pareadas, entre otros. De manera que esta investigación contribuye a describir el efecto de cambios de uso del suelo sobre la respuesta hidrológica de las cuencas, considerando la variación propiedades hidráulicas de los suelos, las cuales se relacionan con el tipo de suelo y cobertura vegetal. Esta investigación se desarrolló en la cuenca del Río Combeima en Colombia-Suramérica, donde a partir de la modelación hidrológica distribuida, se describe el efecto de cambios históricos de usos del suelo como bosques, cultivos y pastizales, sobre la magnitud de los caudales máximos y volúmenes medios anuales de escorrentía. Para el desarrollo de este análisis, se relacionaron los cambios en el uso del suelo con las propiedades hidráulicas del suelo, específicamente, el contenido de agua en el suelo en zona de raíces o almacenamiento estático Hu y la conductividad hidráulica saturada Ks. La variación de los valores de Hu y Ks relacionados con cada uso del suelo, condujo a cuantificar el efecto de los cambios en las coberturas vegetales sobre los caudales pico en el régimen de crecidas del Río Combeima. Los resultados obtenidos, sugieren que valores bajos de Hu y Ks, se asocian con coberturas como pastos, las cuales se caracterizan por presentar infiltraciones bajas, mientras que altos valores de Hu y Ks, se relacionan con los bosques. Así mismo, se identifica que la disminución de la capacidad de infiltración en la cuenca produce incrementos en la magnitud de los caudales pico, y el aumento de la capacidad de infiltración y retención de agua en el suelo contribuye a la atenuación de los caudales máximos. Por otra parte, se ha demostrado que los cambios en el uso del suelo, son una fuente de no estacionariedad en las series de caudales y puede ser identificada mediante los cambios, positivos o negativos, en la tendencia de las series temporales. Esta tesis se enfocó en probar la hipótesis de la aplicación de estimación conjunta de la teoría de escala, mediante la realización de pruebas en las que es posible identificar que las propiedades de invarianza de las propiedades hidráulicas del suelo, las cuales están relacionadas con el régimen de crecidas y volúmenes medios anuales de escorrentía. El análisis se centró principalmente en dos parámetros: el almacenamiento estático Hu y la conductividad hidráulica saturada Ks. En este contexto, esta investigación no se desarrolló en torno a explicar el problema de la no estacionariedad, sino que propone introducir las propiedades de escalabilidad de las propiedades hidráulicas del suelo para predecir caudales como respuesta hidrológica en escenarios de cambios de uso del suelo. Para lograrlo, se realizaron simulaciones en una cuenca hipotética basada en la información de la cuenca del Río Combeima, en donde se plantearon escenarios de variación espacial de los usos del suelo en relación con las propiedades hidráulicas, para evaluar su efecto sobre las propiedades de escalabilidad de los parámetros Hu y Ks en relación con los caudales máximos. Así mismo, se realizaron pruebas en donde se consideró la distribución espacial homogénea de la lluvia, para evaluar sus potenciales efectos sobre la escalabilidad de las propiedades hidráulicas del suelo en el régimen de crecidas. Así mismo, se evaluaron las propiedades de invarianza en escala, de los parámetros de las funciones de distribución de probabilidad: GEV y Gumbel, en escenarios de cambios de uso del suelo, considerando la relación entre los parámetros Hu y Ks, y la magnitud de los cuantiles de crecidas. Adicionalmente, se realizó un análisis similar para el régimen de volúmenes anuales medios de escorrentía, mediante la aplicación de la función LogNormal. El efecto de los cambios de uso del suelo sobre la no estacionariedad de las series de caudales en la cuenca del Combeima se evaluó mediante un análisis no estacionario lineal y no lineal, cuyos resultados permitieron identificar la conveniencia de introducir la hipótesis de no estacionariedad en el análisis de frecuencia de caudales máximos. Los resultados obtenidos, indican que la incorporación de la teoría fractal en la relación entre las propiedades hidráulicas del suelo y el comportamiento de los caudales en cuencas hidrográficas, tiene potenciales aplicaciones prácticas en la ingeniería y la planificación de cuencas, dada su sencillez, ya que se expresa como una relación de potencia, útil para realizar estimaciones de los efectos de los cambios en los usos del suelo sobre el régimen de caudales.
- PublicaciónAcceso abiertoEl capital social en la gestión participativa de la cuenca alta y media del rio Combeima(Universidad del Tolima, 2020) Rodríguez Rodríguez, Paola AndreaEl cañón del rio Combeima es para la ciudad de Ibagué un territorio estratégico a nivel ambiental y social, por lo tanto, es decisivo hacer una investigación en el ámbito de la planificación de cuencas hidrográficas con carácter holístico. Teniendo en cuenta el enfoque de pensamiento complejo, donde se plantea que la realidad rural es el resultado de la interacción múltiples condiciones materiales y humana y no solo la sumatoria de eventos, se desarrolló una metodología de carácter mixto porque se emplearon instrumentos cuantitativos y cualitativos para comprender la realidad socio-ambiental en la comunidad, además se utilizó la triangulación de la información para ver las diferentes dimensiones del estudio, para esto se plantearon cuatro escenarios de análisis: 1) Con ayuda de información secundaria (mapas temáticos, censos, información oficial) y la sistematización de la producción académica publicada de la cuenca del rio Combeima, se realizó una pesquisa documental. (2) Desde el enfoque de medios de vida y capitales de la comunidad se pudo caracterizar la cotidianidad productiva de los hogares campesinos e identificar las relaciones sociales que sustentan dichas prácticas de acuerdo a los rasgos culturales de los pobladores de la zona; con ello, se construyó un índice compuesto de medios de vida a partir de una base de datos de características socioeconómicas de los hogares campesinos de la cuenca alta (microcuenca las Perlas y el Guamal) y media (microcuenca la Plata y Villa Restrepo), con un muestra representativa de 99 familias, a partir de la cual se hace una tipificación de los hogares, al emplear este tipo análisis se identificó la relaciones entre los índices de capital humano, social, económico, cultural, político, infraestructura y agrario, para abordar la categoría de estrategias de vida, de otra parte se conceptualiza sobre la categoría de capital social a nivel estructural (formas tangibles como organizaciones, acción local comunitaria) y las cognitivas (concepciones, percepción, valores); se aplicaron varios instrumentos como una entrevista a profundidad sobre aspectos de gestión comunitaria a líderes y representantes de las organizaciones de la zona, además se desarrolló un grupo focal para la discusión de resultados de la entrevista, y a partir de esto se logró caracterizar el panorama de gestión ambiental en la cuenca y analizar qué papel han jugado las organizaciones presentes en la cuenca del rio Combeima en la gestión ambiental. (3) Se trabajó sobre el papel de la participación comunitaria en la gestión ambiental de la cañon del rio Combeima, y se planteó una estrategia para que la comunidad del cañón se pueda involucrar en su territorio por medio de la gestión comunitaria, con lo que se conlleva a propiciar ejercicios de gobernanza local con apoyo de la cartografía social con apoyo de SIG, ya que a partir de la definición de escenarios temporales y productivos de la cañon, se generó un análisis del territorio e identidad, además de identificar actividades antrópicas que han inducido (pasado), están (actual) y a futuro generaran cambios en el paisaje por parte de las familias campesinas y sectores productivos en la zona. Frente a todos estos tópicos de trabajo subyace el componente de la gestión integral del aguay el concepto de cuenca hidro social; y es ahí, donde se plantea el tema de esta investigación; en virtud de lo anterior, este trabajo toma como referente empírico la situación socio-ambiental de la cañón del rio Combeima, y se plantea opciones para poder comprender la relaciones sociales, políticas, culturales y productivas que los habitantes de este territorio desarrollan, las implicaciones que tienen estas en su modo de vivir y en temas de planificación ambiental.
- PublicaciónAcceso abiertoDesarrollo de funciones de edafotransferencia para suelos andinos neotropicales(Universidad del Tolima, 2020) Izquierdo Bautista, JaimeEl contenido de agua en el suelo relaciona la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente, fundamental para el riego en la agricultura, la disponibilidad del agua potable, la generación de energía, la industria y el comportamiento de los ecosistemas, entre otros. Para su determinación exacta hacen falta recursos humanos, técnicos y económicos. Por lo anterior, se han desarrollado funciones que pueden calcular los valores de retención de agua en el suelo, lo cual los hace mucho más económicos y permiten ahorrar tiempo. Sin embargo, no todas las funciones propuestas por diferentes investigadores son precisas para aplicar en todos los lugares. En esta investigación se escogieron 80 lugares entre los departamentos del Tolima y Quindío para la toma de muestras, a las cuales se les tomaron datos de campo como la ubicación y cobertura. Estas se llevaron al laboratorio donde se realizaron análisis de textura, densidad aparente, y puntos de retención de humedad a 0,3, 1, 5, 10 y 15 bar; también se les halló el contenido de materia orgánica. En cuanto a la evaluación de redes neuronales artificiales, árboles altamente aleatorizados (ET) e investigadores de funciones de edafotransferencia, estos se usaron para predecir el contenido de agua disponible para las plantas en el suelo (AW), el punto de marchitez permanente (WP), la capacidad de campo (FC) y la densidad aparente (BD) en suelos del Tolima y Quindío en Colombia. Para ello, se tomaron 175 muestras de suelo a diferentes profundidades en 80 puntos y, de este modo, generar funciones de edafotransferencia con las redes neuronales y la clasificación de las variables de mayor influencia con los árboles altamente aleatorizados. Con respecto a las funciones de edafotransferencia propuestas por Baumer, Rawls, Brakiensek, Hutson, British Soils, Manrique, Tomasella, Saxton, RETC y Rosetta, estas no arrojaron buenos resultados de predicción. Así, los R2 máximos alcanzados fueron de 0,18 —obtenidos por Baumer— al predecir BD. En la predicción de AW, FC y WP los R2 oscilaron entre 0,06 y 0,01. A su vez, el RMSE alcanzó valores de 0,40 y 0,04, donde se observó claramente que estos no reflejan bien la predicción para este tipo de suelos; además, utilizan la textura y la densidad aparente como variables para calcular el agua disponible en el suelo. En lo que concierne a las variables de entrada procedentes de los datos tomados en campo, laboratorio, como del modelo de elevación digital, se utilizaron las siguientes 12: latitud, elevación, pendiente, curvatura del terreno, drenaje acumulado, espesor del horizonte, profundidad al centroide, % de arenas, % de arcillas, carbono orgánico, cobertura y densidad aparente. En relación con las redes neuronales se seleccionaron las variables más relevantes por el método paso a paso. De esta forma, se escogieron aquellas de entrada de la red para la predicción de BD: latitud, carbono orgánico, altura, % de arenas, pendiente, % de arcillas y la cobertura. Para la predicción AW se eligieron las variables: elevación, latitud, densidad aparente, espesor del horizonte, carbono orgánico, cobertura y % de arenas. Para la predicción de la FC se seleccionaron la densidad aparente, la latitud, la pendiente, la altura y la cobertura. Para WP se eligieron la densidad aparente, la latitud, la elevación, la pendiente y el % de arcillas. En lo que respecta a las redes neuronales, los datos se dividieron en tres grupos: el 70 % para el entrenamiento, el 15 % para la validación y 15 % para la prueba final. Con relación a WP, el coeficiente de determinación (R2) varió entre 0,64 y 0,79, y la raíz del error cuadrático medio (RMSE) entre 0,17 y 0,23. En cuanto a FC el R2 estuvo entre 0,74 y 0,75, mientras que RMSE varió entre 0,18 y 0,20. En lo concerniente a AW el R2 osciló entre 0,75 y 0,84, y el RMSE se encontró entre 0,06 y 0,10. Por último, en BD el R2 estuvo entre 0,76 y 0,78, y el RMSE entre 0,11 y 0,19. En lo que respecta a los ET se utilizaron las mismas 12 variables seleccionadas previamente, se generaron 100 modelos y se escogió el de mejor rendimiento en R2 —tanto en validación como en calibración— al utilizarse la validación cruzada. En AW el R2 alcanzó los 0,94 en calibración y 0,56 en validación, al seleccionarse tres variables relevantes (la altura, la densidad aparente y la curvatura del terreno). Para FC el R2 fue de 0,94 en calibración y 0,60 en validación, donde dos variables (la densidad aparente y la latitud) fueron las más destacadas. En cuanto a WP, el R2 en calibración alcanzó el valor de 0,96 y en validación el 0,59 con tres variables principales (latitud, densidad aparente y altura). Finalmente, para BD en calibración el R2 fue de 0,98 y en validación 0,54, donde cuatro variables (carbono orgánico, % de arcillas, latitud y drenaje acumulado) fueron seleccionadas. Con relación a las redes neuronales, estas presentaron gran capacidad de predicción de las variables. Si bien, los ET no alcanzaron el mismo rendimiento que las redes neuronales, estos representan una alternativa para la predicción de AW, FC, WP y BD en los suelos del Tolima y el Quindío sobre la cordillera central. A su vez, las ecuaciones propuestas por investigadores de otras latitudes no ofrecen confiablidad en sus predicciones en cuanto al contenido de agua en el suelo y densidad aparente.
- PublicaciónAcceso abiertoEl capital social en la gestión participativa de la cuenca alta y media del río Combeima(Ibagué ; Universidad del Tolima, 2019, 2020) Rodríguez Rodríguez, Paola AndreaEl cañón del rio Combeima es para la ciudad de Ibagué un territorio estratégico a nivel ambiental y social, por lo tanto, es decisivo hacer una investigación en el ámbito de la planificación de cuencas hidrográficas con carácter holístico. Teniendo en cuenta el enfoque de pensamiento complejo, donde se plantea que la realidad rural es el resultado de la interacción múltiples condiciones materiales y humana y no solo la sumatoria de eventos, se desarrolló una metodología de carácter mixto porque se emplearon instrumentos cuantitativos y cualitativos para comprender la realidad socio-ambiental en la comunidad, además se utilizó la triangulación de la información para ver las diferentes dimensiones del estudio, para esto se plantearon cuatro escenarios de análisis: 1) Con ayuda de información secundaria (mapas temáticos, censos, información oficial) y la sistematización de la producción académica publicada de la cuenca del rio Combeima, se realizó una pesquisa documental. (2) Desde el enfoque de medios de vida y capitales de la comunidad se pudo caracterizar la cotidianidad productiva de los hogares campesinos e identificar las relaciones sociales que sustentan dichas prácticas de acuerdo a los rasgos culturales de los pobladores de la zona; con ello, se construyó un índice compuesto de medios de vida a partir de una base de datos de características socioeconómicas de los hogares campesinos de la cuenca alta (microcuenca las Perlas y el Guamal) y media (microcuenca la Plata y Villa Restrepo), con un muestra representativa de 99 familias, a partir de la cual se hace una tipificación de los hogares, al emplear este tipo análisis se identificó la relaciones entre los índices de capital humano, social, económico, cultural, político, infraestructura y agrario, para abordar la categoría de estrategias de vida, de otra parte se conceptualiza sobre la categoría de capital social a nivel estructural (formas tangibles como organizaciones, acción local comunitaria) y las cognitivas (concepciones, percepción, valores); se aplicaron varios instrumentos como una entrevista a profundidad sobre aspectos de gestión comunitaria a líderes y representantes de las organizaciones de la zona, además se desarrolló un grupo focal para la discusión de resultados de la entrevista, y a partir de esto se logró caracterizar el panorama de gestión ambiental en la cuenca y analizar qué papel han jugado las organizaciones presentes en la cuenca del rio Combeima en la gestión ambiental. (3) Se trabajó sobre el papel de la participación comunitaria en la gestión ambiental de la cañon del rio Combeima, y se planteó una estrategia para que la comunidad del cañón se pueda involucrar en su territorio por medio de la gestión comunitaria, con lo que se conlleva a propiciar ejercicios de gobernanza local con apoyo de la cartografía social con apoyo de SIG, ya que a partir de la definición de escenarios temporales y productivos de la cañon, se generó un análisis del territorio e identidad, además de identificar actividades antrópicas que han inducido (pasado), están (actual) y a futuro generaran cambios en el paisaje por parte de las familias campesinas y sectores productivos en la zona. Frente a todos estos tópicos de trabajo subyace el componente de la gestión integral del aguay el concepto de cuenca hidro social; y es ahí, donde se plantea el tema de esta investigación; en virtud de lo anterior, este trabajo toma como referente empírico la situación socio-ambiental de la cañón del rio Combeima, y se plantea opciones para poder comprender la relaciones sociales, políticas, culturales y productivas que los habitantes de este territorio desarrollan, las implicaciones que tienen estas en su modo de vivir y en temas de planificación ambiental. Palabras Clave: cuenca hidro-social, participación comunitaria, capital social, cartografía social, medios de vida y capitales de la comunidad
- PublicaciónAcceso abiertoEstimación de la humedad superficial del suelo por medición indirecta y enfoque geométrico y estadístico con imágenes satelitales en una cuenca hidrográfica andina tropical colombiana(Universidad del Tolima, 2020) Serrano Amayad, Oris HelenaEsta investigación tuvo por objetivo, estimar y modelar la humedad superficial del suelo (HS) por medición indirecta, e incorporar tecnología satelital con información geo-ambiental. Para ello, se planteó un método indirecto, un método geométrico y un método por asimilación de datos. El estudio se llevó a cabo en 10 unidades de muestreo localizadas en la cuenca hidrográfica del río Quindío (Colombia). Se realizaron 2211 mediciones gravimétricas en la capa del suelo (0-5 cm), durante siete períodos de evaluación, entre 2017 y 2018. En las unidades de muestreo, se evaluaron las siguientes variables edafológicas: densidad aparente por el método del cilindro, distribución de tamaño de partículas por el método del hidrómetro, porosidad del suelo por el método de la mesa de tensión, curvas de retención de humedad del suelo, en seis puntos de presión utilizando las ollas de Richards y se midió la humedad relativa y la temperatura del suelo, mediante 47 sensores iButton DS1923. El análisis estadístico se realizó a través de un enfoque descriptivo e inferencial usando métodos multivariantes: Para el método indirecto, se agregaron las mediciones gravimétricas usando el promedio heroniano, con el cual se obtuvo igual dimensión de datos por las dos metodologías. Se realizó un ajuste mediante la técnica de splines cúbicos. El efecto del tiempo se analizó con el análisis de varianza no paramétrico longitudinal. Se realizó un análisis de conglomerados, conformándose cinco estratos, que fueron evaluados con el estadístico Q. Finalmente, se determinó un modelo no lineal (curva S), entre las mediciones y las estimaciones, con un ajuste R2 de 68%. Para el método geométrico, se conformaron los contornos convexos y se determinó la HS de imágenes satelitales SMAP de cuatro resoluciones espaciales. Las humedades por los dos métodos, fueron ponderadas usando por analogía un límite trascendental, en el que se consideraron seis parámetros geométricos. Se realizó la clasificación de las humedades con una red neuronal probabilística Bayesiana y se encontró que la tasa de cambio de área, presentó mayor cantidad de casos clasificados correctamente, con un R2 de 74%, para 1 km de resolución espacial. Se estimó una unidad espacial de cambio (downscaling), de 0,485 km, correspondiente a una reducción del 53%. Para el método por asimilación de datos, se diseñó un modelo de regresión lineal para predecir la HS con la incorporación de factores geo-ambientales y humedades del satélite SMAP. Se determinaron coeficientes R2 de 62%, 69%, 63% y 70%, para los modelos de predicción de 1,3, 9 y 36 km respectivamente. Se evaluó la exactitud de los promedios heronianos con las estimaciones, encontrándose un RMSE menor de 0.0614, para 9 km de resolución espacial. Los resultados de esta investigación constituyen información inédita en el país, encaminada al monitoreo de la humedad superficial del suelo, mediante el uso de las nuevas tecnologías geoespaciales, para mejorar, entre otros aspectos, el monitoreo y gestión del riesgo de desastres como las sequías e inundaciones, la producción agrícola, y en general la planificación y uso de los recursos en las cuencas hidrográficas.
- PublicaciónAcceso abiertoEstado poblacional, distribución y evaluación del hábitat para el establecimiento de perspectivas de manejo de la babilla (Caiman crocodilus fuscus) en la represa hidroeléctrica del río Prado en el departamento del Tolima(Ibagué : Universidad del Tolima, 2020, 2020) Mora Rivera, Nohora CristinaLas represas son utilizadas en la gestión del recurso hídrico, ya que permiten el abastecimiento de agua para diversos usos; el manejo de estas, debe contemplar la satisfacción de las demandas del recurso a partir del funcionamiento de la biodiversidad y sus servicios ecosistémicos. Desde el punto de vista de la biodiversidad el interior de los embalses presentan heterogeneidad de sustratos y coberturas que los convierten en ecosistemas acuáticos y zonas de vida con gran potencial biológico. En la cuenca del río Magdalena, se encuentra ubicada la represa hidroeléctrica del río Prado (Hidroprado) la cual es considerada como un humedal artificial de gran importancia ambiental para el departamento del Tolima, dados los servicios ecosistémicos que brinda, la biodiversidad y la comunidad que lo habita. Dentro de las especies promisorias que habitan el embalse se encuentran la babilla (Caiman crocodilus fuscus), este caimán registrado en el apéndice II de la CITES, posee importancia ecológica y sociocultural, y potencial productivo; además, la conservación y uso sostenible de este recurso biológico, requiere de la conservación del hábitat, lo que permite considerarlo como especie focal y utilizarlo como herramienta para la gestión ambiental del recurso hídrico y del ecosistema al cual está asociado. Para este fin, se hizo necesario conocer la distribución, ecología poblacional y uso de hábitat de la especie a partir de recorridos diurnos y censos nocturnos, así como las relaciones etnozoológicas de la comunidad con la que cohabitan mediante encuestas y entrevistas semiestructuradas. En Hidroprado, se observó que la población de C.c.fuscus, la cual se distribuyen por todo el embalse, se comporta como una especie plástica y generalista en términos de hábitat, usando de manera conveniente los distintos tipos de hábitats presentes en el embalse en función del nivel del agua, lo que se refleja en la buena condición corporal que presenta la población. A nivel poblacional, se estimó la densidad de C.c.fuscus en 7.8 ind/km, lo que destaca a Hidroprado como una zona donde habita una población significativa de esta especie, si bien, su estructura refleja que la población está siendo sometida a un uso inadecuado, la presencia de individuos de la clase I (LT ≤ 50 cm) evidencia la reproducción en la zona y la clase II (LT= 50.1 - 120 cm) aporta al reclutamiento a la clase reproductora. Además, la inclinación hacia las hembras en la proporción de sexos en las clases II y III-IV (LT >120 cm) favorece al mantenimiento de la especie en el embalse. Por otra parte, los estudios sociales mostraron que la comunidad posee poco conocimiento sobre la ecología de C.c.fuscus, pero están familiarizadas con la especie ya que cohabitan con ella y la usan para el consumo de su carne. Existen conflictos humano-babilla por la competencia del recurso pesquero, el daño de las artes de pesca y el consumo de animales domésticos, sin embargo, las personas están interesadas en participar en acciones en pro de la conservación y uso sostenible de la especie siempre y cuando se generen beneficios particulares o colectivos. Las condiciones ecológicas y sociales de C.c.fuscus en Hidroprado, sumada a su potencialidad como especie focal, permite proponer acciones participativas que aportan a la conservación de la especie a corto y mediano plazo, y el uso sostenible de la población de C.c.fuscus a largo plazo; como una alternativa para el desarrollo comunitario de los habitantes del embalse, lo que puede generar la apropiación y valoración del territorio y aportar a la planificación y manejo ambiental de este importante ecosistema. Por último, este estudio aporta información ecológica y social sobre el C.c.fuscus en embalses y visualiza a Hidroprado como un área significativa para ser considerada como un sitio piloto adicional para el programa nacional de rancheo con fines de conservación y uso sostenible de la especie. Palabras clave: embalses, ecología poblacional, crocodílidos, conservación y uso sostenible
- PublicaciónAcceso abiertoEstimación de la humedad superficial del suelo por medición indirecta y enfoque geométrico y estadístico con imágenes satelitales en una cuenca hidrográfica andina tropical colombiana(Ibagué : Universidad del Tolima, 2020, 2020) Serrano Amaya, Doris HelenaEsta investigación tuvo por objetivo, estimar y modelar la humedad superficial del suelo (HS) por medición indirecta, e incorporar tecnología satelital con información geo-ambiental. Para ello, se planteó un método indirecto, un método geométrico y un método por asimilación de datos. El estudio se llevó a cabo en 10 unidades de muestreo localizadas en la cuenca hidrográfica del río Quindío (Colombia). Se realizaron 2211 mediciones gravimétricas en la capa del suelo (0-5 cm), durante siete períodos de evaluación, entre 2017 y 2018. En las unidades de muestreo, se evaluaron las siguientes variables edafológicas: densidad aparente por el método del cilindro, distribución de tamaño de partículas por el método del hidrómetro, porosidad del suelo por el método de la mesa de tensión, curvas de retención de humedad del suelo, en seis puntos de presión utilizando las ollas de Richards y se midió la humedad relativa y la temperatura del suelo, mediante 47 sensores iButton DS1923. El análisis estadístico se realizó a través de un enfoque descriptivo e inferencial usando métodos multivariantes: Para el método indirecto, se agregaron las mediciones gravimétricas usando el promedio heroniano, con el cual se obtuvo igual dimensión de datos por las dos metodologías. Se realizó un ajuste mediante la técnica de splines cúbicos. El efecto del tiempo se analizó con el análisis de varianza no paramétrico longitudinal. Se realizó un análisis de conglomerados, conformándose cinco estratos, que fueron evaluados con el estadístico Q. Finalmente, se determinó un modelo no lineal (curva S), entre las mediciones y las estimaciones, con un ajuste R2 de 68%. Para el método geométrico, se conformaron los contornos convexos y se determinó la HS de imágenes satelitales SMAP de cuatro resoluciones espaciales. Las humedades por los dos métodos, fueron ponderadas usando por analogía un límite trascendental, en el que se consideraron seis parámetros geométricos. Se realizó la clasificación de las humedades con una red neuronal probabilística Bayesiana y se encontró que la tasa de cambio de área, presentó mayor cantidad de casos clasificados correctamente, con un R2 de 74%, para 1 km de resolución espacial. Se estimó una unidad espacial de cambio (downscaling), de 0,485 km, correspondiente a una reducción del 53%. Para el método por asimilación de datos, se diseñó un modelo de regresión lineal para predecir la HS con la incorporación de factores geo-ambientales y humedades del satélite SMAP. Se determinaron coeficientes R2 de 62%, 69%, 63% y 70%, para los modelos de predicción de 1,3, 9 y 36 km respectivamente. Se evaluó la exactitud de los promedios heronianos con las estimaciones, encontrándose un RMSE menor de 0.0614, para 9 km de resolución espacial. Los resultados de esta investigación constituyen información inédita en el país, encaminada al monitoreo de la humedad superficial del suelo, mediante el uso de las nuevas tecnologías geoespaciales, para mejorar, entre otros aspectos, el monitoreo y gestión del riesgo de desastres como las sequías e inundaciones, la producción agrícola, y en general la planificación y uso de los recursos en las cuencas hidrográficas. Palabras claves: Humedad del suelo, potencial matricial, imágenes satelitales, downscaling geométrico, asimilación de datos.
