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MODELO DE LA ECUACIN UNIVERSAL DE PERDIDA DE SUELOS

REVISADO (RUSLE)

Como fue descrito por Mannaerts (1999), el RUSLE puede ser usado apropiadamente para: Predecir prdida de suelo promedio a largo plazo de condiciones de campo especficas, usando un sistemaespecfico de manejo. Para predecir erosin entre surcos y en surcos, en pastos, cultivos y sitios en construccin. La prdida de suelo calculado por el modelo, es la cantidad de sedimento perdido por el perfil, no la cantidad desedimento que deja la cuenca o el terreno. El perfil del paisaje es definido por una longitud de la pendiente, la cual es la longitud del origen del flujosuperficial hasta el punto donde el flujo alcanza una mayor concentracin o una mayor rea de deposicin como enlas pendientes cncavas y cerca de los lmites del terreno. Para estimar las tasas de erosin que son removidas del suelo, de partes crticas del paisaje y que guan a laeleccin de las prcticas de control de la erosin hasta un nivel de prdida de suelo tolerable. El RUSLE tiene la siguiente expresin matemtica: (Mannaerts, 1999)

Donde:A = Prdida de suelo promedio anual en [t/ha/ao]R = Factor erosividad de las lluvias en [MJ/ha*mm/hr]K = Factor erodabilidad del suelo en [t/ha.MJ*ha/mm*hr]LS = Factor topogrfico (funcin de longitud-inclinacin-forma de la pendiente), adimensionalC = Factor ordenacin de los cultivos (cubierta vegetal), adimensionalP = Factor de practicas de conservacin (conservacin de la estructura del suelo), adimensional 1. Erosividad de la lluvia (Factor R) Es el potencial erosivo de la lluvia que afecta el proceso de erosin del suelo. La erosin por gotas de lluviaincrementa con la intensidad de la lluvia. Una suave y prolongada lluvia puede tener la misma energa total que unalluvia de corta duracin y ms intensa.Cuando la energa se combina con la intensidad de la lluvia, el resultado es un buen predictor del potencial erosivo(EI: energa/intensidad). EI es el valor de la tormenta total por el mximo de intensidad de la tormenta en 30minutos. El trmino indica como el desprendimiento de las partculas es combinado con la capacidad de transporte.La suma de los promedios anuales de EI para una localidad en particular es el Indice de Erosividad de la lluviaR:

Donde:R = Erosividad anual (tal como las unidades de EI30)(EI30)i = EI30 para tormenta IN = Tormentas erosivas (ej. P> 10 mm) en un periodo de N aos.Por tanto, la energa de la tormenta (EI o R) indica el volumen de lluvia y escurrimiento, pero una larga y suavelluvia puede tener el mismo valor de E que una lluvia de corta y ms alta intensidad. (Mannaerts, 1999)Se calcula en base a la formula de Brown y Foster citados por Mannaerts (1999)

Donde:E = Energa cintica de 1 mm de lluvia [MJ/ha*mm]I = Intensidad de lluvia en [mm/hr]La determinacin de la intensidad de precipitacin, se realiza con base a la distribucin deGumbel, para cada una de las estaciones metereolgicas.

Clase R (MJ/ha*mm/hr)

Muy baja 6000Clasificacin de rangos tpicos de R anual

2. Erodabilidad del suelo (Factor K) Es una compleja propiedad que se la entiende como la facilidad con la cual el suelo es desprendido por elsalpicamiento, durante una lluvia o por flujo superficial. Esta propiedad del suelo est relacionada al efecto integradode la lluvia, escurrimiento e infiltracin.Los suelos generalmente llegan a ser menos erosivos con una reduccin en la fraccin de limo a pesar delcorrespondiente incremento de la fraccin de arcilla o arena.El factor K representa el efecto de las propiedades del suelo y de las caractersticas del perfil del suelo en la prdidade suelo. Los valores de K son asignados usando el nomograma de erodabilidad del suelo, que combina el efecto deltamao de las partculas, %MO, cdigo de la estructura del suelo y la clase de permeabilidad del perfil.Suelos de textura fina con alto contenido de arcilla tienen bajos valores de K (0.05-0.15), porque ellos son resistentesal desprendimiento.Suelos de textura gruesa tales como suelos arenosos, tiene valores bajos de K 0.05-0.2), debido al bajo escurrimiento,aunque estos suelos son fcilmente desprendibles.Suelos de textura mediana (franco limoso) tienen valores de K moderados (0.25-0.4), porque son moderadamentesusceptibles al desprendimiento y producen moderados escurrimientos. (Mannaerts,1999)El factor de erodabilidad del suelo se calcula con la ecuacin del nomograma deWischmeier citado por Mannaerts (1999)

Donde:K = Factor de erodabilidad del suelo [t./ha.MJ*ha/mm*hr]OM = Materia orgnica [%]S = Cdigo de la estructura del sueloP = Cdigo de permeabilidad

M = Producto de las fracciones del tamao de las partculas primarias (% limo + % arena muy fina)*(100 - %arcilla)A continuacin se presenta la tabla con los datos de agua del suelo para las clases principales de textura de suelo:(Mannaerts,1999)

Textura clase Permeabilidad

cdigo

Conductividadhidrulica saturada

[mm/hr]

SCS GrupoHidrolgico de

sueloArcilla, franco

arcilloso 6 60 ACdigos de permeabilidad y estructura del suelo en funcin de su textura

Nomograma de Erodabilidad del suelo 3. Factor topogrfico (factor LS): L (longitud de la pendiente), S (inclinacin de la pendiente) 3.1 Longitud de pendiente (L) La longitud de pendiente es definida como la distancia horizontal desde el origen de un flujo hasta el punto, donde: El gradiente de la pendiente reduce lo suficiente para que la deposicin comience. El escurrimiento llega a ser concentrado en un canal definido.Para su clculo se utiliza la frmula: (Mannaerts,1999)

Cultivo Factor C

Donde:L = Factor de longitud de pendientel = Longitud de la pendiente [pies]m = Exponente de la longitud de la pendiente72.6 = Longitud de parcela unitaria RUSLE La longitud de pendiente l, es la proyeccin horizontal, no la distancia paralela a la superficie del suelo.El exponente de longitud de pendiente m, determina la relacin entre erosin en surcos (causada por flujo) y erosinentresurcos (causado por impacto de gotas de lluvia), puedeser calculado con la siguiente ecuacin:

Donde:m = Exponente de la longitud de la pendienteq = Angulo de pendiente [%] 3.2 Inclinacin de la pendiente (S) El factor de inclinacin de la pendiente refleja la influencia de la gradiente de la pendiente en la erosin. El potencialde erosin se incrementa con la inclinacin de la pendiente.Para pendientes con longitudes mayores a 5 m se debe usar las siguientes ecuaciones:

Donde:S = Factor de inclinacin de pendienteS = Inclinacin de pendiente [%]q = Angulo de pendiente [] La pendiente y la longitud de la pendiente son medidos perpendicular a las curvas de nivel.El factor LS combinado en RUSLE representa la proporcin de prdida de suelo de una longitud e inclinacin dada.Valores ms que 1 representan condiciones ms erosivas que la condicin de referencia.Bsicamente el RUSLE toma en cuenta: Las diferencias entre pendientes muy cortas (< 5 m) y pendientes ms largas. Susceptibilidad a la erosin en surcos Vs entresurcos y pendiente (3 clases). Efecto de las temperaturas mnimas de invierno y congelamiento/deshielo de suelos. Forma de la pendiente como perfiles de suelo complejos. (Mannaerts,1999) 4. Factor de manejo de cobertura (C) El factor C es usado para reflejar el efecto de la cultivacin y prcticas de manejo en las tasas de erosin. Este factormide como el potencial de prdida de suelo ser distribuido en el tiempo durante la construccin de actividades,rotacin de cultivos, y otros esquemas de manejo.El factor C est basado en el concepto de desviacin standard, siendo el standard un rea bajo condiciones debarbecho con cultivo limpio. El valor de C para condiciones Standard es 1.

La relacin de prdida de suelo por vegetacin ymanejo de residuos de cultivo se calcula en base de 5

Suelo desnudo 1Bosque, matorral denso o cultivo con acolchado 0.001Sabana o pradera herbcea en buen estado 0.01Sabana o pradera herbcea sobrepastada 0.1Maz o similar intensivo con laboreo 0.7Maz o similar intensivo sin laboreo 0.35Maz o similar extensivo sin laboreo 0.06Algodn 0.55Trigo 0.25Arroz 0.15Patata 0.25Hortcolas 0.33

subfactores (es decir prcticas parcelarias), como:

Donde:SLR = Relacin de prdida de suelo debido a lavegetacin, cultivos y prcticas de arado de suelo.PLU = Subfactor de uso de suelo previo.CC = Subfactor de cobertura de dosel.SC = Subfactor de cobertura de la superficie.SR = Subfactor de rugosidad de la superficie.SM = Subfactor de humedad del suelo. Ejemplo de factor C para distintos tipos de manejode cobertura

4.1 Subfactor de uso previo (PLU) Expresa la influencia de la erosin de suelo de los efectos residuales de la subsuperficie de previos cultivos y elefecto de las prcticas de labrado en la consolidacin del suelo.RUSLE evala el efecto de la biomasa subsupeficial (races y residuos enterrados en la superficie a 4 pulgadas) pararesistir la erosin. Adems localiza la descomposicin de la biomasa en la superficie y en la subsuperficie, los cualesson calculados para cada periodosemimensual. PLU se refiere a: Disturbios a la superficie del suelo anterior, y Residuos orgnicos del suelo.Su clculo se la realiza de la siguiente manera:

Donde:PLU = Subfactor de uso anterior del suelo (rango 0-1)Cf = Factor de consolidacin del suelo (1-0.45)Cur, us = Coeficientes dependiente en la efectividad de la cobertura del suelo para reducir erosinBur = Densidad de masa de races vivas y residuos enterrados (incluye races muertas) en la capa superior del suelo[lb/acre. in]Bus = Residuo orgnico incorporado por operacin de arado del cultivo actual en[lb/acre.in] 4.2 Subfactor de cobertura de dosel (CC) Expresa la efectividad de la cobertura del dosel para reducir la energa de la lluvia que golpea la superficie del suelo.Aunque la mayor parte de la lluvia eventualmente alcanza la superficie del suelo, la lluvia interceptada por el doselalcanza la superficie del suelo con menor energa.RUSLE usa una base de datos de cultivo que monitorea constantemente el crecimiento de los cultivos para calcular el% de cobertura del dosel y el promedio de la altura de cada desde la hoja del cultivo. Usa la siguiente expresin:

Donde:CC = Subfactor de cobertura de doselFc = Fraccin de la superficie terresetre cubierta por doselH = Distancia de cada de las gotas de lluvia despus de ser interceptados por el dosel [pies]

4.3 Subfactor de cobertura superficial (SC) RUSLE asigna tasas de descomposicin especficas a los residuos basado en la proporcin de C:N para el residuo.Adems monitorea cuanto residuo es enterrado por cada tipo de labranza y luego ajusta la proporcin dedescomposicin por encima y por debajo del residuo superficial. Este subfactor usa la siguiente expresin:

Donde:SC = Subfactor de cobertura superficialb = Coeficiente valor b que describe la efectividad de la cobertura superficialSp = Area de tierra cubierta por cobertura superficial [%]Ru = Rugosidad de la superficie antes de ser disturbada y rugosidad de la porcin nodisturbada de la superficie. 4.4 Subfactor de rugosidad de la superficie (SR) Una superficie rugosa tiene muchas depresiones y barreras. Durante un evento de lluvia, estas trampas de sedimentoy agua causan superficies rugosas a erodar a bajas tasas que las superficies lisas bajo condiciones similares.La SR est definida por condiciones base por unidad de parcela que est limpio de cultivos, suave y expuesta a lluviade moderada intensidad.Se expresa de la siguiente manera:

Donde:SR = Subfactor de rugosidad de superficieRu = Rugosidad de la superficie anterior y rugosidad de la porcin de la superficie no disturbada [in]Dr = Coeficiente de disminucin de la rugosidadRi = Rugosidad inicial calculada inmediatamente despus de la operacin de parcela previa.Pt = Precipitacin total desde la ms reciente operacin de parcela [in].Rn = Rugosidad aleatoriaDe = Coeficiente de disminucin de rugosidad equivalente. 4.5 Subfactor de agotamiento de la humedad del suelo (SM) La humedad antecedente del suelo tiene una influencia substancial en la infiltracin y el escurrimiento y as de estemodo en la erosin del suelo.La humedad del suelo es usualmente alta durante el estadio de cultivos susceptibles en primavera y al principio delverano cuando la mayor parte de la erosin ocurre.Un factor de agotamiento de la humedad del suelo, esta incluido en el RUSLE, que toma en cuenta el efecto de lahumedad del suelo en la erosin, por tanto: Perfil del suelo cerca de capacidad de campo, SM = 1 (parcela continua-tierra de barbecho). Perfil del suelo cerca de punto de marchitez permanente ( a 6 ft de profundidad),SM = 0 (no se espera escurrimiento ni erosin). 5. Prcticas de control de la erosin (Factor P) Es la relacin de prdida de suelo con prcticas de soporte a la prdida correspondiente con labranza en pendiente, la

cual tiene un valor de 1.Estas prcticas de control (soporte) combate la erosin, puesto que modifica los patrones de flujo y el grado odireccin de superficie de escurrimiento. Para las prcticas de soporte de tierras cultivadas, generalmente incluyecontorno, cultivos en faja, terraceo y drenajesubsuperficial.RUSLE calcula el factor P basado en porcentajes de pendiente, longitud de pendiente, rugosidad, altura de bordes,distribucin del EI, grupo de suelos hidrolgicos y el efecto de terrazas contra la pendiente. Las prcticas de apoyo con las que trabaja el RUSLE son: (Mannaerts, 1999)A. Surcos en contorno Camellones Contornos a desnivel Longitud de pendiente crtica, gradienteB. Terrazas Terraceo en gradas DeposicinC. Cultivos en fajas Fajas de amortiguacin Fajas perpendiculares a la pendienteD. Drenaje subsuperficial DrenesE. Medidas de conservacin en tierras silvopastoriles Prcticas de manejo silvopastoril. La gua del usuario del RUSLE (1993), sugiere las siguientes prcticas mnimas de conservacin de suelos, poniendoa consideracin los valores del factor P para diferentes condiciones:

Altura entre surcos Factor P mnimoMuy baja 0.5Baja 0.3Moderado 0.15Alto 0.08Muy alto 0.05Valores de P mnimos para prcticas de contorno

Grado de la terraza (%) Subfactor de entrega de sedimentosAl final de la salida 0.05Nivel Cero 0.10.1 0.130.2 0.170.4 0.290.6 0.490.8 0.830.9 0.9>1 1

Valores de P para terrazas en funcin a su grado de pendiente

Fuente: http://www.umss.edu.bo/epubs/earts/downloads/66.pdf

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