Para El Análisis de La Pérdida de Suelo Por Unidad de Área
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Este trabajo está dedicado a las personas que más amo en la vida, mis padres,
a los que debo mucho por su abnegada entega al impulsarme en un caminorecto y de valores, y por darme la oportunidad a ser un hombre de bien día
tras día bajo su compañía.
Miguel Angel B. V.
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III
RESUMEN .
El modelamiento de la erosión de suelos, está basado en los métodos explicados por Morgan (Morgan, 1986;
Morgan & Finney, 1984). El modelo trata de abarcar algunos de los más recientes avances en la comprensión
de procesos de erosión. El modelo separa el proceso de erosión del suelo dentro de una fase de agua y una
fase de sedimento. Considera la erosión del suelo como resultado de un proceso de desprendimiento de las
partículas de suelo mediante el impacto de las gotas de agua y el transporte de aquellas partículas mediante
flujo superficial.
INDICE
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IV
I NTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1
1.1. Generalidades..........................................................................................................................1
1.2. Antecedentes............................................................................................................................11.2.1. Información existente. .......................................................................................................................2
1.2.2. Conocimiento de la temática. ............................................................................................................3
1.3. Objetivos de la investigacion..................................................................................................41.3.1. Objetivo general. ...............................................................................................................................4
1.3.2. Objetivos especificos.........................................................................................................................4
1.4. Pregunta central......................................................................................................................41.4.1. Sub-preguntas....................................................................................................................................5
MARCO CONCEPTUAL ...................................................................................................... 6
2.1. La erosión y degradación del suelo........................................................................................62.1.1. Influencia de las gotas de agua de lluvia. ........... .......... .......... ........... .......... .......... ............ .......... ......7
2.1.2. Transporte de suelo. ..........................................................................................................................7
2.2. Factores de erosión. ................................................................................................................ 7
2.2.1. Coeficiente de erosión. ......................................................................................................................82.2.2. Efectos de la lluvia. ...........................................................................................................................8
2.2.3. Pendiente, topografía y drenajes........................................................................................................8
2.2.4. Efecto de la vegetación......................................................................................................................9
2.2.5. Naturaleza del suelo. .........................................................................................................................9
2.3. Factores determinantes en la erosión hídrica.......................................................................9
2.4. Tipos de erosión Hídrica. ..................................................................................................... 102.4.1. Erosión laminar. ..............................................................................................................................10
2.4.2. Erosión de surcos.............................................................................................................................10
2.4.3. Erosión en cárcavas.........................................................................................................................10
2.5. Modelo de erosión de suelo utilizando la ecuación de Morgan.........................................11
2.6. Método de mapeo de erosión hídrica. ................................................................................. 13CARACTERI ZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDI O .......................................................... 14
3.1. Ubicación y extensión de la sub-cuenca Khara Jalanta.....................................................14
3.2. Clima......................................................................................................................................14
3.3. Precipitación..........................................................................................................................15
3.4. Temperatura..........................................................................................................................16
3.5. Granizos.................................................................................................................................16
3.6. Heladas...................................................................................................................................16
3.7. Vientos....................................................................................................................................163.8. Evapotranspiración. ............................................................................................................. 16
3.9. Evaporación...........................................................................................................................16
3.10. Humedad relativa. .............................................................................................................. 16
METODOLOGÍA DE TRABAJO....................................................................................... 17
4.1. Etapa preliminar...................................................................................................................17
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4.2. Etapa de trabajo de campo. ................................................................................................. 18
4.3. Etapa de complementacion y generación de mapas temáticos..........................................194.3.1. Mapa de Unidades de Suelo. ...........................................................................................................19
4.3.3. Generación de mapas para Eo y Et..................................................................................................23
4.4. Etapa de análisis....................................................................................................................24
4.4.1. Mapeo de erosión mediante observaciones realizadas en campo, recurriendo a fotointerpretación....................................................................................................................................................................24
4.4.2. Mapa de Erosión..............................................................................................................................24
4.4.3. El modelo de erosión de suelo utilizando la ecuación de Morgan...................................................26
ANÁLISIS Y RESULTADOS ............................................................................................. 32
5.1. Análisis de la pérdida de suelo por clase de uso de tierra. ................................................ 32
5.2. Apreciación de la pérdida de suelo por unidad de Suelo...................................................33
5.3. Comparación entre el mapa final de pérdida de suelo con el mapa de erosión de suelos........................................................................................................................................................34
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................................. 36
6.1. Conclusiones..........................................................................................................................36
6.2. Recomendaciones..................................................................................................................36
BIBL IOGRAF IA. ................................................................................................................ 38
INDICE DE CUADROS
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Cuadro 3.1. Coordenadas UTM geográficas del área de estudio 14Cuadro 3.2. Estaciones meteorológicas 14
Cuadro 3.3. Precipitación media de acuerdo a diversos períodos en las estaciones metereológicascercanas a la cuenca Khara Jalanta. 15Cuadro 4.1. Porcentaje de áreas utilizadas por las Unidad de Suelo. 19
Cuadro 4.2. Relación porcentual de superficie por unidad de Uso de tierra 22
Cuadro 4.3. Factor que expresa la duración posible de horas de luminosidad 23Cuadro 4.4. Porcentaje de área utilizada por Unidad de Erosión. 24Cuadro 4.5. Parámetros en función a la unidad de suelo. 26
Cuadro 4.6. Parámetros en función al Uso de Tierra. 27Cuadro 5.1. Comparación del promedio de pérdida de suelos en Ton/Ha por año según el tipo deUso de Tierra. 32
Cuadro 5.2. Comparación del promedio de pérdida de suelos en Ton/Ha por año según el tipo deUnidad de Suelo. 33Cuadro 5.3. Comparación del promedio de pérdida de suelos en Ton/Ha por año según el tipo deErosión de Suelo. 34
INDICE DE MAPAS
Mapa. 1. Mapa base de topográfico, hidrográfico, caminos y acueducto. 15Mapa 2. Unidades de Suelo. 20Mapa 3. Uso de la Tierra. 21
Mapa. 4. Pérdida de Suelo vs. Uso de Tierra. 32Mapa 5. Pérdida de Suelo vs. Unidad de Suelo. 33Mapa 6. Pérdida de Suelo vs. Erosión. 34
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Como principio y dentro del marco conceptual de investigación se efectúan diagnósticos de
impactos sociales y biofísicos, a niveles generales y específicos, además de la ejecución demedidas de prevención y conservación para su recuperación ambiental, a partir de los
cuales se han desarrollado metodologías de rápida transferibilidad y aplicación en el
manejo de cuencas hidrográficas; todo ello para su posterior regionalización en el ámbitode cordillera, considerando diversos elementos de priorización, para su rápida intervención
desde el punto de vista de la degradación y los riesgos naturales (PROMIC, 1995).
La zona de intervención prioritaria el PROMIC la define basándose en el mapa de Riesgosde Erosión y Degradación, previo diseño de un modelo de análisis espacial específicamente
estructurado.
1.2.1. Información existente.
Sobre el tema, Ibañez, 1999 ha realizado en su estudio, "Aplicaciones SIG para laevaluación de tasas de erosión hídrica", consideró la evaluación de tasas de erosión a nivel
semidetallado, escala 1:40000, en el Valle Alto de Cochabamba, mediante las
observaciones realizadas en campo, recurriendo a la fotointerpretación, delineación eidentificación de unidades geológicas, geomorfológicas, uso de tierra, para la elaboración
de un mapa de riesgos de erosión.
Respecto a la temática de la presente investigación, se consideró el modelo conceptual deMeyer & Wischmeier (1969) adoptado por Morgan (1982) en el modelo Silsoe de erosión,
el cual realiza lo siguiente:
El principio des modelo fue desarrollado por Meyer & Wischmeier, 1969,
conceptualmente, para la evaluación de la estabilidad del componente de erosión de suelosen ecosistemas agrícolas, Kirkby, 1978, considera las funciones de flujo superficial y
Suelo superficial
Desprendimiento por
precipitación y por
escurrimiento
Suelo disponible para
el transporte
Capacidad de
transporte de lluvia y
escurrimiento
Capacidad del flujo de
transporte de
sedimentos
Comparación
Carga de sedimentos
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transporte de sedimentos para escalas de parcela y de taludes, funcionando el modelo para
un intervalo de tiempo de un año; después fúe implementado por Morgan (Silsoe).
1.2.2. Conocimiento de la temática.
Al respecto se consideran los siguientes modelos:
- Modelo de erosión Silsoe (Morgan), realizado por A. M. van Lieshout, Department of
Earth Resources Surveys, ITC y considera una pequeña cuenca de 908 hectáreas en el Nor-
Oeste de Iran, el modelo es usado para calcular el rendimiento de sedimento en gr/m2 por
año de las pendientes. En el modelo el proceso de erosión en componentes dedesprendimiento y transporte. La erosión de los campos puede ser transportada o
desprendida. Un mapa del desprendimiento del suelo del lugar que depende de la
precipitación, suelo y cobertura vegetal ha sido comparado con el mapa de transporte elcual es función de la cobertura, flujo superficial y pendiente. En este estudio, se prepararon
bastante capas de mapas temáticos de los numerosos parámetros del modelo.
- Modelo de erosión de suelo, realizado por D. P. Shrestha, Department of Earth Resources
Surveys, ITC; basado en los métodos explicados por Morgan (Morgan, 1986, Morgan &
Finney, 1984). El modelo trata de abarcar algunos de los avances recientes en elentendimiento de los procesos de erosión. El modelo separa el proceso de erosión de suelo
en una fase hídrica y otra fase de sedimentos. Considera la erosión del suelo como resultado
de desprendimiento de partículas de suelo mediante el impacto de gotas de lluvia y el
transporte de esas partículas mediante el flujo superficial.
Justificación.
La naturaleza de la degradación de las cuencas de la cordillera oriental ocasionado por los
fenómenos naturales, suaves y violentos que caracterizan a cada uno de sus paisajes, se
incrementa en época de lluvias, y quizás más aún por la adopción de métodos de prevención no siempre adecuadas por parte de las comunidades campesinas asentadas, en
cuanto a prácticas de cultivo, habilitación de laderas empinadas con fines agrícolas, sobre
pastoreo, tala, quema y trazado de vías; contribuye a acelerar los procesos erosivos en
suelos superficiales, pobres en nutrientes y frágiles por naturaleza, a causa de suscaracterísticas pedogenéticas.
Es por ello que se pretende establecer el comportamiento y validez, de la ecuación deMorgan en un área representativa de la cuenca de Misicuni, a través del modelo de erosión
de suelo como base para el cálculo del material removido por unidad de área por año,
comparando al modelo de inspección de campo, el cual mapea el tipo de erosión en funciónde sus características erosivas.
Planteamiento del problema.
El problema se plantea por la necesidad de conocer si el modelo de Silsoe que utiliza la
ecuación de Morgan para el análisis de la pérdida de suelo por unidad de área por año en la
zona de estudio, puede generar un resultado comparable con el de mapeo de erosiómediante sus características erosivas.
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Comprender el comportamiento de los parámetros necesarios para el cálculo de la ecuación
de Morgan y el grado de importancia que cada uno de ellos tiene.
Necesidad de generar mapas temáticos digitales en la sub-cuenca, uso de tierra, suelo,
parámetros físicos del suelo, como índice de desprendimiento. textura, capacidad dealmacenamiento, cobertura vegetal, precipitación, evaporación, etc..
1.3. Objetivos de la investigacion.
1.3.1. Objetivo general.
Validar el comportamiento de la ecuación de pérdida de suelo de Morgan en zonas de altamontaña, al mapeo de erosión respecto a sus características erosivas, de la sub-cuenca
Khara Jalanta de Misicuni.
1.3.2. Objetivos especificos.
- Generar mapa de pérdida de suelo por erosión mediante el modelo de erosión de sueloque utiliza la ecuación de Morgan utilizando SIG-ILWIS.
- Generar mapa de erosión de suelo mediante observación in situ y fotointerpretación del
lugar de estudio utilizando SIG-ILWIS.
- Zonificación de las propiedades físicas del suelo en la zona de estudio.
- Clasificación de la cobertura vegetal.
- Análisis de los tipos de pendientes y su relación con el entorno.
- Establecer zonas de erosión y degradación de la zona de estudio, utilizando la
metodología de Morgan y de observación in situ y fotointerpretación con aplicación en
SIG – ILWIS .
- Determinar la validez del modelo de erosión de suelo a través de la ecuación de Morgan para parámetros específicos físicos de la región, respecto a la interpretación simple deerosión, mediante una comparación de sus mapas finales.
1.4. Pregunta central.
¿Qué diferencias espaciales se observan en la zonificación de la erosión de acuerdo al
modelo de erosión de suelo que considera la ecuación de Morgan (Silsoe) de la sub-cuenca
Khara Jalanta de Misicuni, con una zonificación de erosión mediante observación in situdel área de estudio, a través de un tratamiento espacial en el Sistema de Información
Geográfica (SIG – ILWIS ) considerando los mapas de pérdida de suelo finales?
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1.4.1. Sub-preguntas.
- ¿Cómo son las características de la erosión con que cuenta la sub-cuenca Khara Jalanta?
- ¿Cuál es el efecto sobre la erosión, de los parámetros del suelo en la zona, como textura
superficial, profundidad de suelo, ph, pedregosidad, factor de pendiente-longitud (ls),densidad, almacenamiento de humedad, índice de desprendibilidad del suelo K?
- ¿Cuáles y cómo se estiman los factores de uso de tierra (C) factor de manejo, porcentaje
de lluvia interceptada (A), relación de evapotranspiración actual con potencial Eo_Et y profundidad de raices (Rd)?
- ¿Cuál es el comportamiento aproximado de la precipitación en el lugar?
- ¿Cómo es el comportamiento de la energía cinética de la lluvia en el lugar, y su relación
con el desprendimiento de suelo por el impacto de las gotas de agua de lluvia?
- ¿Cómo es el flujo superficial y su zonificación?
- ¿Cómo se presenta la capacidad de transporte del flujo superficial?
- ¿Cuál es la cantidad de pérdida de suelo por uso de tierra?
- ¿Cuál es la cantidad de pérdida de suelo por unidad del mapa de suelo?
- ¿Se logró la validación del modelo de Morgan con el mapeo de erosión?
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MARCO CONCEPTUAL 2 ..
2.1. La erosión y degradación del suelo.-
La erosión y la degradación del suelo es un aspecto del desarrollo del horizonte mediate el
desprendimiento físico, transporte y deposición de partículas de suelo. El desprendimiento
es la dislocación de partículas de suelo de la masa misma de suelo por agentes erosivos
como el viento y el agua. El transporte es el desplazamiento de sedimentos desde el lugarde origen (Foster, 1982).
"En los muchos suelos cuyo terreno está inclinado o es algo impermeable, una gran partedel agua recibida se pierde por desague o escorrentía. Bajo ambas condiciones, son
importantes dos consideraciones: la pérdida del agua que puede entrar de otra manera al
suelo y quizá ser de uso para las plantas, por flujo superficial y la remoción del suelo queocurre normalmente cuando el agua sale demasiado rápida, a este desprendimiento y
acarréo de suelo se llama erosión" (Buckman & Brady, 1966). La intensidad y característica
de los procesos erosivos que tienen lugar en cierto área, son dependientes de suscondiciones climáticas y topográficas.
Los procesos de degradación se pueden dividir en:
- Procesos de degradación en los cuales el material del suelo es desplazado por fuerzas
externas, estos a su vez, pueden ser: erosión hídrica debido al agente agua y erosión
eólica debido al agente viento.
- Procesos de degradación que resultan en deterioro interno del suelo, pueden ser de
naturaleza física, química y biológica.
La erosión por efecto hídrico, es uno de los fenómenos geológicos más comunes. Explica
en gran parte la suavización de las montañas y el desarrollo de las llanuras, valles,
meandros y deltas. Los vastos depósitos que aparecen ahora como rocas sedimentariasfueron originadas de esta manera. Esto es la erosión normal; la que opera lenta, pero
inexorablemente. Cuando la erosión excede de esta tasa normal y resulta anormalmentedestructiva, se llama erosión acelerada. Esta es la acción del agua que concierne en especiala la agricultura.
Dos son las fases que se reconocen en la erosión acelerada: la separación o efecto dedesgaste, que viene a ser una acción preparatoria, y el transporte por flotación, rodadura,
arrastre y enlodado. El hielo y el deshielo, el agua corriente y el impacto de la lluvia, son
los mayores agentes erosivos, generalmente para nuestra zona en la alta montaña. El
chapoteo de las gotas de agua y, en especial el agua corriente, facilitan el transporte delsuelo desgastado. En los barrancos y torrenteras la mayor parte de la acción erosiva y de
desgaste es debida a la velocidad del agua, pero en las superficies lisas del suelo los efectos
del golpeo de las gotas de agua son más erosivos.
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Si se quiere considerar de manera sistémica la erosión de suelos, puede ser definida como el
resultado biofísico de la interacción de las fuerzas de agresividad climática que disgregan ytransportan el suelo y las fuerzas de resistencia y deposición que reflejan la resistencia
potencial de los suelos a ser erosionados.
Siendo este proceso el resultado de la interacción de dos sub sistemas: uno dinámico que
actúa sobre el terreno produciendo degradación y el otro pasivo que resiste, de acuerdo a las
condiciones del terreno (Hadley R. F. Y Takahisa, 1993), a estos sub sistemas se puede
añadir la actividad humana con sus pros y sus contras.
2.1.1. Influencia de las gotas de agua de lluvia.
El impacto de una gota de agua de lluvia, ejerce influencia en la superficie del suelo de tres
maneras: separa el suelo, su golpeo tiende a destrozar la granulación y su chapoteo, bajo
ciertas condiciones, efectúa un apreciable transporte del suelo.
Tan grande es la fuerza ejercida por la lluvia caída que los gránulos del suelo no sólo se
pierden y se separan sino que, además, se fragmentan en trozos. Bajo ese martilleo, laagregación de un suelo a él expuesta, desaparece prácticamente. Si el material disperso no
se transporta por el desagüe, puede transformarse en una costra dura con la sequía. Este
horizonte a la postre será desfavorable por muchas razones (siembra de vegetales como
habas o arvejas, que hallan dificultad de enraizar en una superficie encostrada).
La importancia protectora de una cubierta vegetal, como el bosque o la pradera, o un
recubrimiento artificial, sea paja o estiércol es grande. Esta protección, absorbiendo laenergía de la lluvia, previene la pérdida tanto del agua como del suelo y reduce la
desgranulación al mínimo.
2.1.2. Transporte de suelo.
En el traslado del suelo, el transporte del agua desempeña el papel más importante. Sobre
un suelo sujeto a fácil erosión, una lluvia torrencial, muy copiosa, puede salpicar hasta 250toneladas de suelo por hectárea, alcanzando algunas gotas la altura de 60 centímetros y
recorriendo horizontalmente unos 120 a 150 centímetros, en dirección inclinada, o si elviento sopla, el chapoteo aumenta mucho, y ayuda al desagüe en los traslados del suelo.(Buckman & Brady, 1966).
2.2. Factores de erosión.
De lo anterior es bueno tomar en cuenta las causas y factores para la valoración de erosión;
así, dos factores principales son responsables de una erosión acelerada: la pérdida de la
cubierta vegetativa natural, y la exposición indebida de los suelos cultivables por el uso decultivos peligrosos para ellos. Una vegetación natural espesa intercepta la lluvia y anula así
el impacto de las gotas, tanto el bosque como la pradera natural contribuyen con sus
residuos de materia orgánica a ello, los cuales se incorporan al suelo superficial, dando asíuna mayor estabilidad a sus agregados y capacidad de absorción. Por otra parte, las raíces
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vegetales quedan retenidas en el suelo en su lugar y se previene asi la erosión aunque el
flujo superficial sea grande.
Una causa importante de erosión en tierra cultivable es el uso de demasiados cultivos que, o
bien no obstaculicen ellos mismos la erosión o para cuyo cuidado y labores se aumente
grandemente el peligro de erosión. Un ejemplo es el trigo, que a pesar de cubrircompletamente la tierra, es notoria su incapacidad para prevenir la erosión; y los cultivos
intermedios, como papa , sobre todo si las filas siguen la inclinación del terreno, aumentan
mucho la erosión de la parte superior de éste. Además, la pérdida de agua que de otra
manera penetraría en la zona de las raíces, es de mucho importancia para la producción decosechas.
Para el análisis cuantificativo de erosión, se deben considerar los siguientes puntos:
2.2.1. Coeficiente de erosión.
Este coeficiente, en casos específicos, depende de varios factores: cantidad, intensidad y
distribución estacional de las lluvias; de la forma de la pendiente y su longitud, así como de
la topografía general de la tierra; del tamaño y forma de la vertiente; de la ausencia o presencia de canales de concentración; del tipo de vegetación que cubre el terreno y de la
naturaleza del suelo y subsuelo. Actuando juntos, estos factores determinan la cantidad de
agua que entra en un terreno, la que se escurre y la forma y tasa de su pérdida.
2.2.2. Efectos de la lluvia.
De los dos factores: cantidad de lluvia total caída, y su intensidad, esta última es por logeneral la más importante. Una precipitación anual copiosa, recibida finamente, puede
causar poca erosión, mientras que de una escasa lluvia anual cayendo torrencialmente
puede resultar un tremendo daño. Estas influencias son observadas, por lo general, en unamarcada erosión de las regiones semiáridas.
La distribución estacional de la lluvia es también crítica, determinando las pérdidas de un
suelo por erosión, por ejemplo una precipitación que intenta arrastrar el suelo cuando esteaún esta congelado no es efectiva para causar erosión, y la misma cantidad de precipitación
unos meses después, acarrea consigo grandes cantidades de suelo. Pero en cualquier climauna precipitación copiosa que suceda en una época del año en que el suelo esté desnudoserá, desde luego, causa de una pérdida de suelo.
2.2.3. Pendiente, topografía y drenajes.
A mayor grado de pendiente, permaneciendo constantes otras condiciones, mayor será la
erosión, debida al aumento de la velocidad del agua. También, a más agua, más flujo
superficial. La longitud del declive es de primordial importancia, por cuanto a mayorextensión del área inclinada, mayor será la concentración de agua de inundación. Otro
factor modificador es la presencia de canales no sólo en la propia área erosionada, sino
también en la vertiente. El desarrollo de estos canales controlara la intensidad de laconcentración del agua.
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2.2.4. Efecto de la vegetación.
Las zonas forestales y pastizales son los mejores agentes protectores naturales del sueloconocidos y tienen casi la misma eficiencia debido a su capacidad de intercepción de lluvia,
aunque su influencia varía de acuerdo a su entorno, ejemplo bosque denso y bosque abierto,
como también la clase de pastizales, el espesor de su capa y el vigor de su crecimiento,afectan en la erosión del terreno y son de importancia en las medidas de control. Los
cultivos también varían en su eficiencia presentando diferentes capacidades de retención de
lluvia como por ejemplo: el trigo y cebada, ofrecen una considerable obstrucción al lavado
y arrastre de partículas de la superficie, mientras que otros, sobre todo los intercultivos,tienden a aumentar la erosión.
La adición de materia orgánica o estiércol donde puedan se utilizados satisfactoriamente junto con los cultivos del campo, no sólo evitan la erosión, sino que aumentan la
infiltración, reducen la evaporación y preservan la granulación. (Buckman & Brady, 1966).
2.2.5. Naturaleza del suelo.
Las dos características más significativas del suelo que influyen sobre la erosión son: lacapacidad de infiltración, y la estabilidad estructural; están relacionadas íntimamente.
La capacidad de infiltración está influenciada bastante por la estabilidad estrutural, sobre
todo en los horizontes superiores. Además, la textura del suelo, la clase y cantidad dearcillas hinchables, la profundidad y la presencia de niveles superiores del suelo influyen la
capacidad de infiltración. La estabilización de los agregados del suelo afecta por otra parte
la extensión del daño de erosión. La resistencia de los gránulos superficiales a la acción deremoción por la lluvia salva al suelo aun a pesar de que exista flujo superficial.
2.3. Factores determinantes en la erosión hídrica.
Estos pueden ser:
- Erosividad de lluvia, que depende de la heterogeneidad en la altitud del relieve como delos microclimas que se forman en función a este.
- Susceptibilidad de la topografía a la erosión, que depende de: la inclinación, lalongitud de la pendiente en la cual se desarrolla flujo superficial no interrumpido y el
sobreflujo que escurre desde un punto superior a la unidad de terreno analizada
incrementando el flujo.
- Erodabilidad del suelo, que indica la influencia del perfil del suelo sobre la erosión y se
basa en la disponibilidad de material transportable y la capacidad de producir flujo
superficial.
- Erosión actual, que considera que la presencia de erosión incrementa más erosión, un
proceso en cadena.
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- Uso del suelo, en este caso, la cobertura vegetal de base o aérea, protege contra el
salpicamiento y la de base sola, que reduce el flujo superficial.
- Prácticas de manejo de cultivo, se debe considerar que la mala administración en la
explotación del suelo es un factor importante en la erosión de suelos cultivados.
- Riesgo actual, factor en el que se consideran primero el riesgo potencial de erosión
considerando: erosividad y la susceptibilidad de relieve y segundo el riesgo actual de
erosión: perfil de suelo, cobertura vegetal y prácticas de manejo.
2.4. Tipos de erosión Hídrica.
La erosión hídrica es producida por la alteración de la superficie del suelo por el flujo deagua superficial y el material transportado. Inicialmente las partículas de suelo se
desprenden por el impacto de gotas de lluvia y se suspenden en el flujo superficial para ser
luego transportadas.
Tres tipos distintos de erosión hídrica se reconocen: laminar, surcos y cárcavas.
Aunque se considera últimamente importante la erosión del lecho del cauce de un río.
Los efectos causados por este tipo de erosión son: la pérdida de nutrientes y aptitud de
terrenos, deposiciones en ríos, arrastre y deposición en ríos, deposición en reservorioshídricos y por último deterioro del eco-sistema.
2.4.1. Erosión laminar.
La erosión laminar es la remoción uniforme de la capa arable del suelo, y sus resultados se
pueden observar como manchas claras en las laderas de los terrenos, donde la materiaorgánica ha desaparecido por efecto de la lluvia, lo cual significa la pérdida de
productividad del suelo.
2.4.2. Erosión de surcos.
Con el incremento del caudal, el agua eroda el suelo formando surcos, estos son canalescontínuos de anchura reducida y escasa profundidad y pueden ser eliminados por labranza eintemperismo según (Morgan, 1977); no existiendo un límite definido entre la erosión
laminar y el inicio de erosión por surcos (FAO, 1984).
2.4.3. Erosión en cárcavas.
Es un proceso causado por el flujo del agua que resulta en un surco evolucionado en toda su
geometría. Dentro de ellas existe un proceso de deslizamiento del suelo a los lados y en lacabecera, por la poca resistencia del suelo en sus bordes.
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2.5. Modelo de erosión de suelo utilizando la ecuación de Morgan.
El modelo de erosión descrito aquí, se basa en el método explicado por Morgan (Morgan,1986; Morgan and Finney, 1984). Este analiza algunos de los avances recientes en la
comprensión de procesos de erosión. y separa el proceso de erosión de suelo dentro de una
fase hidrológica (agua) y una fase de sedimento (suelo). Considera la erosión del suelocomo el resultado del desprendimiento de partículas de suelo mediante el impacto de las
gotas de agua de lluvia y el transporte de estas por flujo superficial.
El modelo de erosión Silsoe fue desarrollado originalmente para evaluar la estabilidad delcomponente de erosión de suelos en ecosistemas agrícolas (Morgan, Morgan & Finney,
1982). La erosión en fluvios e interfluvios se considera un proceso de dos componentes que
es el resultado neto de transporte de sedimentos por flujo superficial más que deldesprendimiento por impacto de lluvia.
El modelo de Morgan usa el modelo conceptual de erosión de Meyer & Wischmeier(1969). Las funciones de flujo superficial y transporte de sedimentos usados en el modelo
han sido desarrollados originalmente para escalas de parcela y de taludes (Kirkby, 1978). El
modelo funciona con un intervalo de tiempo de un año.
El componente de desprendimiento del modelo usa la relación entre la energía cinética de la
lluvia e intensidad de Wischmeier & Smith (1965). Sin embargo, la energía cinética de la
lluvia es usada como una variable independiente de predicción del desprendimiento,después del ajuste por intercepción de lluvia por la vegetacón.
El algoritmo de modelo para el desprendimiento puede escribirse como:
E = R * (11.9+8.73*log(I)) (1)
E = el contenido de energía cinética de la lluvia anual en (J/m 2 año)I = la intensidad promedio de lluvia en (mm/h)
R = lámina total de precipitación anual (mm)
F = K*(E*e(-0.05*A)
)*1*10-3
(2)
F = cantidad de suelo desprendido por lluvia (Kg/m2)
K = índice de Morgan de la desprendibilidad del suelo (Kg/KJ)E = el contenido de energía cinética de la lluvia anual en (J/m
2 año)
A = porcentaje de intercepción por vegetación
El escurrimiento y el transporte de sedimentos en el modelo de Kirkby (1978) es empleado
en el presente modelo. Kirkby desarrolló su función de flujo superficial de una distribución
exponencial de lluvia diaria, que se aplica a áreas que no tienen una distribución estacional
marcada. Bajo tales condiciones climáticas, el número de días con una lluvia diaria porencima de la cantidad r puede representarse como:
N(r) = N*exp(-R/Ro) (3)
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R = lluvia diaria (mm)
Ro = precipitación promedio de un día lluvioso (mm) e igual a R/N
N = número de días lluviosos y R la precipitación anual (mm)
Se supone, entonces, que una fracción de la lluvia de cada día, extraída de la población,
produce flujo superficial cuando la lluvia diaria es mayor a la capacidad de almacenamientodisponible de la capa superficial del suelo (H), donde:
H = 1000 Ms Bd Rd (4)
H = capacidad de almacenamiento de la capa superior del suelo (mm)
Ms = contenido de humedad del suelo a capacidad de campo (0.33 bar) en (% w/w)
Bd = densidad aparente de la capa superior del suelo (gr/cm3)
Rd = profundidad de la raíz en la capa superior del suelo en (m)
Esta capacidad de almacenamiento de agua en el suelo es ajustada según la coberturavegetal, con:
Rc = 1000*MS*BD*RD*(Et_Eo)*0.5 (5)
Rc = H (Et_Eo)0.5
(6)
Rc = capacidad de almacenamiento de agua del suelo (mm)Et_Eo = relación entre la evapotranspiración actual y la potencial
H = capacidad de almacenamiento de la capa superior del suelo (mm)
Por lo tanto, el flujo superficial también se conforma a una distribución exponencial y
puede ser estimada con,
Q = R*exp(-Rc/Ro) (7)
Q = volumen anualizado de flujo superficial (mm)
El modelo de transporte de sedimentos de Kirkby está basado en un análisis deexperimentos (Kirkby & Carson, 1972) del cual se ha derivado la relación básica:
G = Q2S (8)
G = capacidad de transporte de sedimentos del flujo superficial en (Kg/m2) por año
Q = total anual de la profundidad o lamina de flujo superficial (mm)S = gradiente hidraúlica
En el modelo Silsoe, la relación ha sido adaptada para tomar en cuenta cobertura del suelo
y vegetación añadiendo un factor C manejo del cultivo de cobertura, análogo al factor CPcombinado del modelo USLE;
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G = C*Q2*sin(S)*10
-3(9)
S = ángulo de la pendiente en radianes para ILWIS.C = valor anualizado del factor de manejo de cobertura, idéntico al factor CP de la ecuación
de USLE de Wischmeier y Smith (1978)
En ILWIS esta ecuación puede ser calculada por:
G = C*sq (Q)*sin(degrad(S))*0.001 [Kg/m2 ] (10)
La tasa final de erosión neta en el modelo de Morgan Silsoe, se obtiene al comparar
desprendimiento de suelo (D) y arrastre de sedimentos (G). Si D G, indicando erosión de suelo "limitado por transporte", la erosión neta es
igual a G. Puede haber un tercer caso "raro", cuando G=D y la pérdida total de suelo esigual a G o D.
2.6. Método de mapeo de erosión hídrica.
En este método existen dos opciones:
1. Se delinean los rasgos de erosión y se los representa con áreas de erosión laminar ylíneas de cárcavas.
2. En el caso de estudios de riesgos de erosión se recomienda la subdivisión del área deestudio por el sistema pedogeomorfológico.
Para el presente estudio se consideró la última opción, la cual toma en cuenta unidades pedogeomorfológicas que distiguen el relieve, substrato, suelo, vegetación y uso de tierra.
Estas unidades identifican toposecuencias de erosión en el paisaje.
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CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 3...
3.1. Ubicación y extensión de la sub-cuenca Khara Jalanta.
La cuenca aprovechable por el proyecto Múltiple Misicuni se encuentra en la vertiente
amazónica de la Cordillera Oriental de los Andes, a unos 40 Km al Noroeste de la ciudadde Cochabamba, y forman parte del sistema hidrográfico Altamachi/Beni
Mamoré/Amazonas, y la sub-cuenca a analizar Khara Jalanta, está ubicada al sur de esta,
formando parte integral de la cuenca Misicuni con el río tributario Khara Jalanta tributariodel río Titiri.
Geográficamente se encuentra situada entre las coordenadas UTM indicadas en el Cuadro3.1, con una superficie de 2657 Has, aproximadamente. Mapa 1..
Cuadro 3.1. Coordenadas UTM geográficas del área de estudio.
X Y
Mínimo 790000 8088000
Máximo 800000 8095000
Fuente: Cartas geográfica 6342 III y 6342 II.
3.2. Clima.
El clima entre los 4000 y los 4600 msnm es frío y semiárido, con temperaturas anuales de4.8 ºC entre Julio y Agosto y hasta 11.2 ºC entre Enero y Febrero. Las precipitaciones
pluviales fluctúan entre 835 mm a 1070 mm, estos valores fueron obtenidos mediante lassiguientes estaciones meteorológicas distribuidas de acuerdo al Cuadro 3.2. y el mapa en el
Anexo 1.
Cuadro 3.2. Estaciones meteorológicas.
Estación Elevación Coordenadas
msnm X Y
Sivingani 3726 785594 8109237
Sunjani 3910 781944 8101904
Cuatro Esquinas 3970 794312 8098040
La Cumbre 4050 795953 8088786
Escalerani 4150 797887 8099834
Titiri 4280 798200 8088800
Templo 4280 780144 8100093
Fuente: CLAS y empresa Misicuni.
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Mapa. 1. Mapa base de topográfico, hidrográfico, caminos y acueducto.
3.3. Precipitación.
El promedio anual de precipitación dentro la cuenca, para el período de 1967 y 1995 es de
1070 mm. , de acuerdo a la fuente de las estaciones, la cuenca presenta dos estacionesclaramente definidas, la de lluvias desde el mes de Noviembre hasta Marzo y seco el resto
del año. Las estaciones cercanas a la cuenca como sus precipitaciones medias en diversos
períodos de tiempo se muestran en el Cuadro 3.3.
Cuadro 3.3. Precipitación media de acuerdo a diversos períodos en las estaciones
metereológicas cercanas a la cuenca Khara Jalanta.
Estación Periodo Elevación Precipitación
de a msnm Anual (mm)
Sivingani 1967 1996 3726 655
Sunjani 1967 1992 3910 846
Cuatro Esquinas 1967 1988 3970 1011
La Cumbre 1967 1995 4050 1070
Escalerani 1942 1993 4150 835Titiri 1974 1993 4280 885
Templo 1967 1993 4280 1246
Fuente: CLAS y empresa Misicuni.Z
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3.4. Temperatura.
La temperatura promedio anual es de 6.65 ºC con una mínima media de 4.8 ºC y máxima de11.2 ºC. Presentando una variación lineal de acuerdo con la altitud.
3.5. Granizos.Los granizos se presentan en la temporada de lluvias siempre y en época de esticaje, si
llueve, se presenta nieve en la zona de hasta 25 cm de altura según los comunarios del
lugar.
3.6. Heladas.
Las heladas son comunes en estas alturas, aunque no existen registros a este respecto se
puede asegurar que se presenta en un buen porcentaje de días por año.
3.7. Vientos.
Los vientos con mayor intensidad y frecuencia se presentan particularmente en los mesesde Agosto y Octubre, la dirección dominante en estos meses es de Sur a Norte, y se
presenta en horas del alba y la puesta de sol, siendo en estaciones intermedias común al
medio día.
3.8. Evapotranspiración.
No se cuentan con datos de evapotranspiración por la zona.
3.9. Evaporación.
El único dato de evaporación por la zona es medido en Sivingani, 20 Km al Norte del límite
Norte de la sub cuenca, y presenta un promedio de 3.92 mm anual, ver Anexo 2.
3.10. Humedad relativa.
Aunque el lugar de estudio es húmedo en sus partes bajas, debido a la existencia deafloramientos de agua en toda la cuenca, pero no se cuentan con parámetros meteorológicosexactos.
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METODOLOGÍA DE TRABAJO 4....
En el presente estudio, la metodología de trabajo ha tenido un carácter “analítico y
descriptivo” por la naturaleza de los resultados que se obtuvieron; analítico porque serealizó un mapa de erosión (de pérdida de suelo por unidad de superficie), considerando
parámetros físicos del suelo como la morfología del lugar de estudio, considerando
ecuaciones matemáticas para este objetivo y; descriptivo, pues se realizó un mapa de
erosión mediante observación de campo e interpretación de fotografías aéreas del lugar.
El método para abordar el presente trabajo se divide en cinco etapas: preliminar, de trabajo
de campo, de complementación y confección de mapas temáticos, de análisis yconclusiones.
4.1. Etapa preliminar.
Se realizó la recopilación de información de las siguientes fuentes:
- Empresa Misicuni.
- Biblioteca del Centro de Levantamientos Aeroespaciales y Aplicación SIG para el
Desarrollo Sostenible de los Recursos Naturales (CLAS).
- Apuntes y copias del Módulo de Erosión y Conservación de Cuencas Hidrográficas,
Chris Mannaerts Dr. Ir.
- SERGEOMIN.
La información recopilada consistió de:
- Fotografías aereas, escala 1:20000 (F-1 (1311-1321), F-2 (1231-1241), 1997.
-Cartas IGM, escala 1: 50000 “Cordillera del Tunari”, 6342 III, 6342 II.
-Mapa geológico, escala 1:1000000 “Cordillera del Tunari”, hoja 6342, 1994
-Datos hidrológicos (precipitación Cuadro 3.3, evaporación Anexo 2, temperaturaAnexo 4).
-Organigrama del modelo de Morgan para el cálculo de la cantidad de suelo erodadopor unidad de superficie.
Después se procedió a la :
-Preparación de un mapa de curvas de nivel en base a las cartas IGM ver Mapa 1.
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- Preparación de un mosaico de fotográfias aereas, con el cual se la identificó la sub-
cuenca y se procedió al planeamiento del trabajo de campo,
- Se delimitó el área de estudio.
La aplicación de la ecuación de Morgan, precisó la digitalización de los siguientes mapasantes del trabajo de campo, de manera que en el momento de la visita del lugar, se
conocieran algunas características de la cuenca y que sea posible priorizar el trabajo, de
modo que volviendo de ella se puedan mejorar dichos mapas para su posterior análisis.
- Mapa base de curvas de nivel, caminos, acueductos, ríos y lagunas Mapa 1..
- Mapa del límite de la sub-cuenca.
- Mapa de Uso de tierra preliminar sobre el mosaico de las fotografías aéreas en papel.
- Mapa de Unidades de suelo preliminar sobre el mosaico de las fotografías aéreas en
papel.
- Mapa de puntos de las estaciones climatológicas (precipitación), sobre copia de los
mapas IGM.
4.2. Etapa de trabajo de campo.
Recolección de muestras representativas para las unidades de suelo características de la sub
cuenca, información y georeferenciación en carta IGM, y en mosaico de fotografias aereas,sobre:
- Textura de la superficie.
- Profundidad del suelo.
- Pedregosidad.
- Factor de desprendibilidad "K" (en función a la cantidad de suelo desprendido porunidad de lluvia).
- C factor de manejo de cultivos,
- Prácticas de manejo P.
- Porcentaje de precipitación que contribuye con la intercepción A.
- Rd profundidad de las raices.
- Observación del sitio para la preparación del mapa de erosión y para la sistematizaciónde los datos recolectados.
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4.3. Etapa de complementacion y generación de mapas temáticos.
Se complementó la información para la caracterización de densidad aparente, PH, textura yalmacenamiento de humedad en los Mapas Temáticos en SIG ILWIS considerando los
datos del análisis físico de suelos de diez muestras extraidas por unidad de suelo y
analizadas en el Laboratorio de Suelos y Aguas de la Facultad de Agronomía de la UMSS,ver en Anexo 3 copia de dichos datos y mapa de ubicación de dichos puntos.
4.3.1. Mapa de Unidades de Suelo.
Este mapa visualiza diferentes tipos de suelo, procurando representar conjuntos de suelo
que contienen parámetros de Textura, PH, densidad aparente y almacenamiento de
humedad, estructura, pedregosidad, relieve, profundidad efectiva.
Así se consideraron los siguientes tipos característicos de suelo cubriendo las áreas
representativas:
Cuadro 4.1. Porcentaje de áreas utilizadas por las Unidad de Suelo.
Unidad de Suelos Area Km2
% Area
Afloramientos rocosos 0.771 2.95
Laguna 0.282 1.06
M1 5.256 19.80
M10 1.223 4.63
M2 2.717 10.24
M3 1.817 6.84
M4 7.504 28.27
M5 2.178 8.20
M6 0.507 1.91M7 0.557 2.10
M8 1.811 6.82
M9 1.036 3.90
Supeficie erosiva 0.876 3.30
M1.
Suelo de textura franco arcillosa, con poca pedregosidad, que se presenta en laderas suavesa ambos frentes de la cuenca. Su vegetación es formada por mulembergia perviana,
M2.
Suelo de textura franca, con poca pedregosidad, y se presenta en laderas con mayor
pendiente que M1, se encuentra cerca al límite oeste de la cuenca con mayor predominanciaen áreas de erosión laminar moderada.Z
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Mapa 2. Unidades de Suelo.
M3.
Suelo de textura franco arcillosa, se encuentra representando el bofedal norte del valle de la
cuenca, pedregosidad casi nula, representa también superficies de cultivo intensivo de papa.
M4.
Suelo de textura franco limosa, se encuentra en la parte central de las laderas Este de la
cuenca, representando los suelos del área de lagunas, vegetación de mulembergia perviana.
M5.
Suelo con textura franco arcilloso arenoso, representa las laderas moderadas del lado Este
de la cuenca con pedregosidad media y capacidad de almacenamiento del 53.92 %
M6.
Su textura es franco arcillosa y representa una unidad de suelo que se caracteriza por estarcituada en laderas abruptas de bastante húmedas con poca pedregosidad.
M7.
Suelo franco limoso, caracterizando superficies de suelo en pequeñas lomas en el centro del
valle de la cuenca, en donde se aprecian también surcos en la erosión, pedrogosidad media.Z
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M8.
Suelo arcilloso, caracterizando el bofedal Sud de la cuenca, como superficies de cultivo de papa intensivos.
M9.Suelo franco arcilloso que representa superficies que forman parte de los bofedales pero
estacionalmente., pedregosidad media.
M10.
Suelo franco arcilloso, que considera suelos de cultivos intensivos de papa, baja pedregosidad y buen al macenamiento de humedad al igual que el anterior.
Afloramientos rocosos.
Estos no han sido muestreados, por lo que sus valores han sido obtenidos de bibliografía.
4.3.2. Mapa de Uso de Tierra.
Este mapa fue generado mediante fotointerpretación previa a la visita de campo y corregido
después in situ, se consideraron nueve diferentes unidades de uso, los cuales están
especificados en la leyenda.
Mapa 3. Uso de la Tierra.
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Cuadro 4.2. Relación porcentual de superficie por unidad de Uso de tierra
Uso de tierra Area Km2
Area %
Afloramiento rocoso 0.784 2.95
Bofedal 1.231 4.63
Herbasales de porte bajo 15.864 59.70
Laguna 0.283 1.06
Pastizales 0.706 2.65
Predominancia de rocas con escasa cobertura herbácea 4.598 17.30
Procesos erosivos sin uso 0.899 3.38
Uso agrícola intensivo 1.470 5.53
Uso agrícola moderadamente (temporal) 0.737 2.77
Afloramiento rocoso.
Las áreas que comprenden la zona de rocas se encuentra en la parte superior de la cuenca
con una elevacion promedio de 4500 m.s.n.m.
Bofedal.
Superficie saturada de agua con erodabilidad del suelo casi nula, por la cantidad suficiente
de materia orgánica y radicular de especies herbáceas. El bofedal se encuentra en la zonamás baja de la cuenca compartiendo el valle con suelos de cultivo de papa.
Herbasales de porte bajo.
Estos comprenden la mayor parte de la cuenca y varían de acuerdo a la densidad en función
a su cobertura sobre la superficie del suelo.
Pastizales.
Comparten el área del valle de la cuenca donde la altura no es superior a 4050 msnm, conlos bofedales, el ganado que se encuentra en la zona es principalmente Camelido, luego se
encuentra ganado Ovino, Vacuno y Equino.
Predominancia de rocas con escasa cobertura herbácea.
Suelo con poca cobertura de gramíneas y pedregosidad elevada.
Procesos erosivos sin uso.
Suelos afectados por erosión de cárcavas o drenajes y con curso definido.
Uso agrícola intensivo y uso agrícola moderadamente (temporal).
Comprende 736609.5 m2
las cuales estan distribuidas especialmente en la parte central de
la cuenca, el área agrícola, esta comprendida especialmente por cultivos de Papa (Solanum
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Tuberosum), las alturas comprendidas en las áreas agrícolas estan entre los 4045 a 4070
m.s.n.m. El total de tierras agrícolas comprende un 7.12 % del área total de la cuenca Khara
Jalanta.
4.3.3. Generación de mapas para Eo y Et.
4.3.3.1. Evapotranspiración potencial (Eo).
Se utilizó el método de Thornwaite quien en 1948 desarrolló un método empírico para
estimar la Evapotranspiración potencial, y se basa principalmente en la temperatura media,Mather lo optimizó añadiendo el factor “horas de luminosidad solar”.
La ecuación utilizada fue:
Eo = 16*(10*T/I)a*d (11)
Donde:
T = temperatura promedio mensual
I = índice de calor durante 12 meses, la sumatoria para todo el añoa = factor de modificación
d = horas de luminosidad (en unidades de 30 días con 12 horas de sol cada día)
i = (T/5)1.514 (12)
I = Σ(i) (13)
d horas de luminosidad Cuadro 4.3. de acuerdo a la latitud y al hemisferio.
Cuadro 4.3. Factor que expresa la duración posible de horas de luminosidad
Fuente: Balance Hídrico, Beek, 2000, pg. 10-12.
a = 6.75*10-7
*I 3 – 7.71*10
-5*I
2+1.792*10
-2*I+0.49239 (14)
Se realizó la generación de mapas de temperatura mensual en base a la elevación de la
superficie del suelo para luego adicionar constituyendo un año de precipitación.
4.3.3.2. Evapotranspiración actual (Et).
Se calculó en base a la evapotranspiración potencial ( Eo) y el coeficiente de cultivo( Kc),mediante su producto Et = Eo* Kc (15), respecto a los coeficientes de cultivo ver Cuadro
4.5.
Hemisferio Latitud Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
HS 15º 1.12 0.98 1.05 0.98 0.98 0.94 0.97 1 1 1.07 1.07 1.12
HS 17º 1.13 0.99 1.05 0.98 0.97 0.92 0.96 1 1 1.08 1.08 1.13
HS 20º 1.14 1 1.05 0.97 0.96 0.91 0.95 0.99 1 1.08 1.09 1.15
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Por último se estimó el mapa de Et/Eo la relación que dio valores similares a Kc.
Ver Anexo 4 respecto a los mapas resultantes.
4.4. Etapa de análisis.
4.4.1. Mapeo de erosión mediante observaciones realizadas en campo, recurriendo afotointerpretación.
Considerando como mapa base, el fotomosaico semicontrolado y el DTM ya generado de lasub cuenca Khara Jalanta de la cuenca de Misicuni, se procedió con la interpretación de la
erosión de la zona.
Para este fin se utilizó como herramienta base “ILWIS”, a parte de un estereoscopio como
herramienta de apoyo en rectificación óptica de las imágenes.
- Georeferenciar el mosaico de fotografías aéreas de acuerdo a los puntos tomados en
campo con un Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
- Delineación e identificación de unidades de suelo, erosión y de uso, mediante la
inspección de campo.
- Scanear y georeferenciar las fotografías aéreas.
- Fotointerpretación en pantalla o por estereoscopía y posterior digitalización.
4.4.2. Mapa de Erosión.
Cuadro 4.4. Porcentaje de área utilizada por Unidad de Erosión.
Unidades de Erosión Area Km2
Area %
Afloramientos rocosos 0.786 2.96
Cárcava activa 0.068 0.256
Cárcava ligeramente activa 0.482 1.816
Cárcava moderadamente activa 0.223 0.84
Erosion en surcos ligera 0.129 0.48
Erosión en surcos moderada 0.113 0.42
Erosión laminar ligera 8.932 33.61
Erosión laminar ligera con afloramientos rocosos 4.598 17.30
Erosión laminar moderada 7.167 26.97Erosión laminar severa 0.345 1.30
Laguna 0.282 1.06
Sin erosión 0.344 12.97
RI: Afloramientos rocosos.
Predominio de rocas cuarcíticas o areniscas cuarcíticas.
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Ca: Cárcava activa.
Se ubican en causes principales constituyendo netamente procesos erosivos,constituyendose en areas de mayor aporte de sedimentos.
CI: Cárcava ligeramente activa y Cm: cárcava moderadamente activa.Se encuentran sobre el eje de los drenajes en las laderas de suelos con poca cobertura
vegetal, en los surcos de arado, en senderos de animales, en huellas de vehículos, entre
hileras de plantas de cultivo, y en taludes deteriorados de terrazas hechas por el hombre.
Sl: Erosión en surcos ligera y Sm: erosión en surcos moderada.
Se constituye en la remoción del suelo a través del corte de muchos cauces pequeños
visibles, donde el escurrimiento superficial se concentra, ubicandose a nivel de cabeceras
en algunos casos.
Ss: Erosión en surcos severa.
Se caracteriza por el grado de erosión y por la amplitud del surco siendo este un inicio a las
cárcavas moderadamente activas. Estos cauces son bastante superficiales de manera que
son fácilmente borrados por la labranza, después que un campo erosionado ha sido
cultivado es generalmente imposible determinar si las pérdidas de suelo resultaron de laerosión laminar o de surcos.
LI: Erosión laminar ligera.
Presenta remoción uniforme del suelo, se caracteriza principalmente por la pérdida gradual
del suelo.
Lr: Erosión laminar ligera con afloramientos rocosos.
Mismas características que la anterior pero presentando afloramientos rocosos en forma deislotes.
Lm: Erosión laminar moderada
Adyacente a zonas de erosión laminar ligera, tiene estrecha relación con la agricultura
temporal, es menos aparente que otros tipos de erosión, especialmente en sus primeras
etapas con gradiente moderado.
Ls: Erosión laminar severa.
Se encuentra en lugares con cobertura de baja densidad. La socavación de sedimentos hace
que la capa arable de los suelos pierda su horizonte A, es función directa con la pediente.
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En realidad no presenta erosión pues el estudio considera sólo el ambiente superficial de las
unidades.
Se: Sin erosión.
Suelos que tienen un porcentaje bastante bajo de erosión que se hace despreciable.
4.4.3. El modelo de erosión de suelo utilizando la ecuación de Morgan.
Después que se digitalizaron las Unidades de Suelo, se comenzó con el modelamiento de la pérdida de suelo mediante SIG ILWIS.
4.4.3.1 Creación de tabla de atributos, en función al mapa de unidad de suelo.
Tomando en cuenta el Mapa 2, se creó en SIG una tabla, en la que se caracterizan a las
Unidades de Suelo considerando para cada una de estas: textura de la superficie, pH (suelosuperficial), pedregosidad, densidad total (gr/cm
3), capacidad de almacenamiento de
humedad y el factor de desprendibilidad "K".
Cuadro 4.5. Parámetros en función a la unidad de suelo.
Unidad de Suelo Textura PH Pedregosidad BD MS K
Afloramientos rocosos _ _ 100 2.1 0.05 0.01
M1 Franco Arcillosa 4.2 5 1.1 0.34 0.4
M10 Franco Arcillosa 4.1 8 0.9 0.45 0.4
M2 Franca 4.3 13 1.1 0.3 0.35
M3 Franco Arcillosa 4.1 1 1.2 0.32 0.4
M4 Franco Limoso 4.5 31 0.8 0.54 0.3
M5 Franco Arcillo Arenoso 4.7 24 1.3 0.23 0.4
M6 Franco Arcillosa 4.6 36 1.1 0.36 0.4
M7 Franco Limoso 4.1 14 0.9 0.29 0.3
M8 Arcillosa 4.3 2 1.1 0.35 0.27
M9 Franco Arcillosa 4.5 7 1 0.51 0.4
Supeficie erosiva _ _ 85 1.55 0.1 0.08
4.4.3.2. Creación de Tabla de atributos, en función al uso de tierra.
Considerando el Mapa 3, se créa una tabla en la que se caracterizan las zonas de uso detierra tomando en cuenta: C factor de manejo de cultivos, manejo por las personas P,
porcentaje de precipitación que contribuye con la intercepción A, relación deevapotranspiración actual con la potencial Et_Eo y Rd profundidad de las raices.
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Cuadro 4.6. Parámetros en función al Uso de Tierra.
Uso de Tierras C P A % RD Kc
Afloramiento rocoso 1 1 1 0 0.4
Bofedal 0.8 0.9 95 0.5 1
Herbazales de porte bajo 0.4 0.75 50 0.35 0.8
Laguna 0 0 0 0 1.1
Pastizales 0.7 0.8 63 0.35 0.9
Predominancia de rocas con escasa cobertura herbácea 0.95 0.95 28 0.12 0.45
Procesos erosivos sin uso 1 1 0 0 0.4
Uso agrícola intensivo 0.4 0.7 65 0.95 0.9
Uso agrícola moderadamente (temporal) 0.35 0.8 45 0.5 0.77
4.4.3.3. Creación de mapas de atributos.
Considerando las dos tablas anteriores, se crean mapas ligados a estos considerando para
cada zonificación su atributo, ver Anexo 5.
4.4.3.4. Generación del DTM, y el mapa de pendientes.
La generación de un Modelo Digital de Terreno (DTM), y de un mapa de pendientes es
también muy importante en la aplicación del modelo. Las pendientes del terreno juegan unrol importante no solamente en su influencia en la formación del suelo y su desarrollo sino
también en la degradación de la tierra, causada por la erosión del suelo. Teniendo otros
parámetros de erosión como constantes, se puede asumir que a mayor gradiente de pendiente, mayor es el riesgo de la erosión del suelo. De aquí es muy importante el cálculo
de la gradiente de pendiente. La gradiente de la pendiente es uno de los más importantes
parámetros en el modelamiento de la erosión del suelo en un SIG y es tambien útil para
muchos otros proyectos en el campo del uso de tierra. La generación de éste constó de lassiguientes etapas:
- Interpolación de las curvas de nivel, ya digitalizadas del área de estudio.
- Generación de un mapa dx de diferencias de alturas de oeste a este utilizando un filtrolinear dx.
- Generación de un mapa dy de las diferencias de alturas de norte a sud utilizando unfiltro linear dy.
- Generación del mapa de pendiente, considerando los dos anteriores; las pendientes pueden ser generadas tanto en valores porcentuales como en grados, sexagenecimales o
radianes.
En algunos modelos de erosión los valores porcentuales de pendiente son requeridos como
datos de entrada (Unversal Soil Loss Equation) mientras que algunos modelos demandan dela pendiente en grados como valor de entrada. Así para el presente modelo, se calculará la
pendiente en porcentaje y en grados:
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Pendiente_P = ((hyp(dx,dy))/pixsize(mapa de curvas)*100) (16)
Pendiente en porcentaje.
Ver mapas resultantes en Anexo 6.
4.4.3.5. Generación de un mapa de precipitación en base al DTM.
En un área con variaciones conocidas de precipitación anual, causada por diferencias de
elevación, el DTM puede ser usado para generar un mapa de precipitación. Asumiendo lano existencia de tal información dentro de una cuenca, se puede realizar un análisis de
regresión de la precipitación anual con diferentes elevaciones y si el coeficiente de
correlación es lo suficiente alto, entonces se puede derivar una función de precipitación delos datos de elevación; obteniendose para este caso una ecuación de la forma:
Donde A y B son constantes y dependen de la correlación mensionada.La precipitación anual se obtuvo mediante regresión de la precipitación de las estaciones
vs. su altitud.
Precipitación = A + B*Elevación (17)
Precipitación = Si (dtm
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4.4.3.9. Generación de la energía de lluvia y la relación del desprendimiento de suelopor impacto de las gotas de lluvia.
4.4.3.9.1. Generación del mapa de energía de lluvia.
La energía cinética de la precipitación (E) en J/m2 es dependiente de la cantidad de lluviaanual (R) y de la intensidad de precipitación (I) y es obtenida de la siguiente ecuación:
E = R * (11.9+8.7*log(I)) (19)
Para el cálculo de la energía de precipitación, se utilizó el mapa generado con anterioridad
y para la Intensidad de la precipitación, en el que se consideró la representativa de la sub-
cuenca, de acuerdo a la desagregación de la curva PDF, para un tiempo de retorno de 2años en la estación de La Cumbre, dato obtenido de “Estimación de Caudales de crecida
para la cuenca Misicuni, mediante un modelo hidrológico en SIG”, tesis realizada por Ing.
Roger Cardona, de la que la intensidad obtenida por hora fue de 40.88 mm/hr. ver Anexo 9.
4.4.3.9.2. Cálculo del desprendimiento de suelo.
El desprendimiento de suelo es una función del índice de desprendibilidad del suelo
definida como el peso del suelo desprendido de su masa por unidad de energía de
precipitación; y fue calculada utilizando la siguiente ecuación:
F = K*(E*e(-0.05*A)
)*1*10-3
(20)
Donde F es la relación de desprendimiento de suelo en Kg/m2, K es el índice de
desprendibilidad del suelo y A es el porcentaje de lluvia contribuyente a la intercepción
permanente, ver Anexo 6. El mapa generado se encuentra en el Anexo 10.
- Para esto se generaron dos mapas de atributos; el primero del índice de desprendibilidad,
considerando el mapa de Suelo; y el segundo del porcentaje de lluvia contribuyente a la
intercepción permanente, considerando el mapa de Uso de Tierra.
- Finalmente se aplicó la ecuación anterior generando el mapa de la relación de
desprendimiento de suelo.
4.4.3.10. Generación del mapa de flujo superficial.
El flujo superficial es dependiente de la capacidad de almacenamiento de humedad (MS) dela superficie del suelo, la cual puede ser derivada de la capacidad de campo. También es
dependiente de la densidad total (BD). Por otra parte, es dependiente de la profundidad de
las raices (RD) de varios tipos de cobertura vegetal, la relación de evapotranspiración actual
a potencial (Et/Eo), el monto de precipitación anual (R) y el número de días de lluvia al año(Rn), y puede ser expresado mediante la siguiente ecuación:
Q = R*exp(-Rc/Ro) (21)
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Rc = 1000*MS*BD*RD*(Et/Eo)*0.5 (22)
Ro = R/Rn (23)
Ver valores de los parámetros en Anexo 5.
4.4.3.11. Generación de la capacidad de transporte del flujo superficial.
La capacidad de transporte del flujo superficial (G) es dependiente del volumen de flujo
superficial (Q), el manejo del cultivo de cobertura (C) y el factor topográfico (ls). Y puedeser calculado usando la siguiente ecuación:
G = C*sq (Q)*sin(slope_r))*0.001 [Kg/m2 ] (24)
Donde slope_r, está dado en radianes, y es el resulado de atan (slope_P/100)
Ver Anexo 11.
4.4.3.12. Determinación de la erosión del suelo.
Para este caso se puede considerar la pérdida de suelo de tres diferentes maneras:
4.4.3.13. Apreciación de la pérdida de suelo.
La pérdida del suelo es calculada de la capacidad de transporte del flujo superficial (G) y de
la relación estimada de desprendimiento de suelo (F). Si la capacidad de transporte es
mayor que la relación de desprendimiento de suelo, el valor del desprendimiento de suelofue considerado como la pérdida de suelo. Si la relación de desprendimiento del suelo es
mayor a la capacidad de transporte del flujo superficial, el valor de la capacidad de
transporte fue considerado como la pérdida de suelo.
Así dentro del SIG se deberá hallar el mapa de pérdida de suelo, mediante el valor mínimo
de los mapas G y F, utilizando la siguiente fórmula:
Pérdida de suelo = min(G, F) [Kg/m2 ] (25)
Después este valor fue convertido a Ton/Ha, mediante multiplicar por 10 el mapa de pérdida de suelo.
El mapa final de pérdida de suelo se muestra en Anexo 12 y se observa que los valoresestén entre 0 y 114 Ton/Ha por año.
4.4.3.14. Análisis de la pérdida de suelo por clase de uso de tierra.
- Se cruzaron los mapas Uso de Tierra y Erosión, generando solo la tabla.
- Se agregó la pérdida de suelo por unidad de mapéo.
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- Se agregó la columna de Erosión con la función Promedio y se eligío grupo por Uso de
Tierra. Considerando la tabla de salida Uso de Tierra como la tabla destino, entrando el
nombre de la columna de salida (promedio de pérdida de suelo)
- Se le quitó la dependencia a la columna promedio de pérdida de suelo de la tabla de
Uso de Tierra.
- De la misma manera se calculó la desviación estandar de la pérdida de suelo por clase
de uso de tierra y se añadiendo la columna (estandar pérdida de suelo) en la tabla Uso
de Tierra y rompiendo su dependencia, ver Cuadro 5.1, del siguiente capítulo.
4.4.3.15. Apreciación de la pérdida de suelo por unidad de Suelo.
Se añade a la tabla de Suelo, de la misma manera que en el método anterior, introduciendo
la media de pérdida de suelo y las desviaciones estadar; y romper la dependencia de las
columnas en la tabla Suelo, ver Cuadro 5.2. del capítulo siguiente.
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ANÁLISIS Y RESULTADOS 5.....
5.1. Análisis de la pérdida de suelo por clase de uso de tierra.
Cuadro 5.1. Comparación del promedio de pérdida de suelos en Ton/Ha por año según el
tipo de Uso de Tierra.
Uso de Tierra Promedio de pérdida de suelosTon/Ha por año.
Afloramiento rocoso 27.17
Bofedal 0.01
Herbazales de porte bajo 0.14
Pastizales 0.19
Predominancia de rocas con escasa cobertura herbácea 11.05
Procesos erosivos sin uso 66.66
Uso agrícola intensivo 0.016Uso agrícola moderadamente (temporal) 0.007
Mapa. 4. Pérdida de Suelo vs. Uso de Tierra.
De acuerdo al Cuadro 5.1., y utilizando el mapa de pérdida de suelo de Mapa 4., se puede
observar que:
- Para el caso de afloramiento rocoso, rocas con escasa cobertura vegetal y los procesos
erosivos sin uso, estos presenta una pérdida de suelo por erosión grande en comparación
con el resto, de los parámetros, quizás debido a la estimación de los parámetros queintervinieron en el modelo.
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- En un análisis somero del mapa se observa que se cuenta con un alto grado de erosión
en la uni
