Estimacion de Erosión de Suelos (USLE) Sergio Velásquez M. Curso Internacional Gestión de Cuencas Julio de 2006.

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1 Estimacion de Erosión de Suelos (USLE) Sergio Velásquez M. Curso Internacional Gestión de Cuencas Julio de 2006

2 Estudio de Erosión para la Cuenca del Río Savegre OBJETIVOSOBJETIVOS Producir mapas que muestren la erosión (producción y transporte) potencial de la cuenca hidrográfica del Río SavegreProducir mapas que muestren la erosión (producción y transporte) potencial de la cuenca hidrográfica del Río Savegre Generar información útil: “amenaza ambiental” para el estudio de Riesgo Integral de la cuenca del Río SavegreGenerar información útil: “amenaza ambiental” para el estudio de Riesgo Integral de la cuenca del Río Savegre

3 Premisa: Aplicación de modelo: CALSITE (“Calibrated Simulation of Transported Erosion”), basado en EUPS y ruteo de sedimentos Resultados: Información adecuada aunque mejorable, para la aplicación del modelo, en cuanto a factores climáticos, suelos y cobertura o uso de la tierra Búsqueda de información

4 Diagrama de flujo de CALSITE Captura Clasificación

5 Metodología para la determinación de la erosión de suelos (factores de la ecuación) SE = R K LS CP donde: SE:pérdida anual de suelos en ton/ha R:erosividad de la lluvia en [MJ mm / (ha hr a ñ o)] K:erodabilidad del suelo en [ton ha hr / (ha MJ mm)] LS:factor de longitud de pendiente y de pendiente (adimensional) CP:factor de cobertura y de prácticas de conservaci ó n (adimensional)

6 Ubicación del área de estudio Área = 604.91 Km 2 Densidad drenaje = 5.63

7 Factor R Uno de los factores que toma en cuenta la ecuación es la potencialidad erosiva de las lluvias (factor R), factor que representa la erosividad de la precipitación y la escorrentía, considerado como un elemento importante para la estimación de pérdida de suelos por erosión hídrica. El índice de erosividad se puede definir como la capacidad que tiene la lluvia de producir erosión en un área desprovista de vegetación.

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9 Cálculo del factor R Indice Modificado de Fournier. El índice usado tiene la siguiente expresión: IMF =  p i 2 / P, para i = 1,....,12 Donde: IMF =factor de agresividad climática (se establece una correlación con el factor R de la EUPS, donde R es el factor lluvia, estas correlaciones han demostrado estar sobre valores de 0.80, en diferentes estudios.) p i 2 =es la precipitación mensual del mes i (mm), elevada al cuadrado P =es la precipitación anual (mm).

10 Precipitación promedio anual Se puede estimar el factor R a partir de una ecuación de regresión entre precipitación promedio anual y los valores de R La ecuación de regresión determinada para este estudio : R = 71.94 + 0.12263 PPT (r = 0.996; r 2 = 0.99) Intensidad de la lluvia

11 Intensidad de precpitación para un periodo de recurrencia de 100 años La ecuación para intensidad de precipitación para un periodo de retorno de 100 años y los valores de R, es: R = 61.84 + 0.996 PPT 100 (r = 0.997; r 2 = 0.995) Intensidad de la lluvia

12 Factor K La erodabilidad del suelo o factor K es, junto con la erosividad o factor R, uno de los componentes de mayor importancia dentro de la EUPS, ya que cuantifica la capacidad o resistencia del suelo a la acción erosiva del agua. Es la tasa de pérdida de suelo por unidad de superficie y por unidad de índice de erosividad (EI), evaluado a partir de una parcela estándar y se expresa en (Ton/ha) / (Mj.mm/ha.h) en las unidades del Sistema Internacional (SI).

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14 Valores del Factor K Las unidades de K en sistema métrico son [t ha hr / (ha MJ cm], y varían con un rango de valores para la Cuenca del Río Savegre entre 0,01 y 0.25. Esto es un indicativo de que el factor de erodabilidad del suelos es bajo en cuanto al aporte a la erosión mediante la fórmula.

15 Factor LS El factor topográfico dentro de la EUPS representa la combinación de los efectos de “L” y “S”. Este factor evalúa las pérdidas de suelo por erosión hídrica, considerando los efectos que pudieran tener la longitud (L) y el gradiente (S) de la pendiente respectivamente. Modelo de Elevación Digital Modelo de Elevación Digital

16 Cálculo de LS L = ( / 22,l3) m S = 65,41 Sen 2  + 4,56 Sen  + 0,065  Donde –L = factor longitud de la pendiente (adimensional) – = longitud uniforme del terreno (metros) –m= Exponente cuyo valor varía de 0,2 a 0,5 de acuerdo al valor de la inclinación de la pendiente entre 1 y 5%. El valor de “m” es igual a 0,5 para pendientes mayores a 5%, lo cual es la condición más frecuente en cuencas de montaña. –S = Subfactor de inclinación de la pendiente (adimensional). –  = Angulo de inclinación del terreno uniforme en grados LS = [ L / 22.13 ] 0,5 (10,8 sen § + 0,003) ; para § < 5.143º LS = [ L / 22.13 ] 0,5 (sen § / sen 5.143º) 0,6 ; para § >= 5.143º o 9%  Donde  L: longitud de la pendiente en m  § : ángulo de la pendiente en grados L = (FXY /  ) 0,5  Donde L: longitud de la pendiente en metros F: número de rutas de flujo contribuyente X: dimensión Este-Oeste de los píxeles en metros Y: dimensiones Norte-Sur de los píxeles en metros

17 A= Si no se produce escurrimiento superficial en un bosque virgen, el punto de partida de la longitud de pendiente debe comenzar con el fin del bosque virgen y extenderse pendiente abajo hasta el primer punto donde se pueda concentrar el escurrimiento. B= Hasta punto de concentración del escurrimiento. C=Del punto de concentración de escurrimiento anterior hasta el punto de concentración del flujo. D=Punto de origen de escurrimiento hasta una carretera que concentra el escurrimiento. E=De la carretera a la planicie inundable, donde la deposición podría ocurrir. F=Del punto de origen de escorrentía a la planicie inundable donde la deposición podría ocurrir. G= Punto de origen de es escurrimiento a una depresión donde podría concentrarse el escurrimiento.

18 Factor LS, continuación El factor “LS”, se puede definir como la relación, entre el suelo perdido en un área cualquiera con pendiente “p” y longitud “l”, y la correspondiente a la parcela estándar utilizada en el desarrollo de la EUPS. Factor LS Factor LS

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20 Pendientes y factor LS

21 Factor C Entre los factores que componen la EUPS, el factor “C”, está referido originalmente al manejo de los cultivos, representando este la relación de pérdidas de suelo en un campo cultivado en condiciones específicas (suelo, pendiente y precipitación) y la pérdida correspondiente de suelo en barbecho continuo. Posteriormente se amplía a diferentes tipos de cobertura. Uso de la tierra Uso de la tierra

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23 Factor C, continuación Valores de “C” y tipo de cobertura

24 El cálculo del índice de aporte de sedimentos “Delivery Index” se puede expresar como: DI = Capacidad de transporte / Sedimento suplido DI = Pa 2.32 min ( F 0,66 S 1.44 ) / SE Donde: Pa = lluvia anual en mm. F = número de rutas de flujo que convergen S = pendientes en grados SE = erosión Determinación del índice de aporte de sedimentos

25 Resultados Susceptibilidad a la erosión Alrededor de un 78.9 % (477.49 Km 2 ) de la cuenca presenta valores de erosión potencial menores a 10 Ton/ha/año, un 10.9% (65.7 Km 2 ) presenta una erosión mayor a 10 Ton/ha/año y menor de 20 Ton/ha/año, con un 5.1% (31.1 Km 2 ) con valores mayores que 20 Ton/ha/año y menores de 50 Ton/ha/año, y solo con un 5.1% (30.7 km 2 ) con valores considerados como erosión muy severa mayor a 50 Ton/ha/año (Ministerio de Obras Públicas, 1995). Se puede decir que la cuenca presenta valores de bajos a medios en cuanto a susceptibilidad de erosión potencial.

26 Ubicación Espacial de la erosión laminar

27 Ubicación Espacial del transporte de sedimentos

28 Rangos de valores del índice de transporte de sedimentos, Cuenca del Río Savegre

29 Susceptibilidad de erosión por subcuenca hidrográfica Respecto a las subcuencas, las subcuenca hasta la estación Providencia produce más sedimento (promedio = 6.21 Ton/ha/año), y su capacidad de transporte es media (índice promedio = 120.4). La subcuenca hasta Sitio de Presa Savegre produce menos sedimento (promedio = 2,2 Ton/ha/año) y tiene mayor capacidad de transporte de sedimentos (índice promedio = 148). La subcuenca hasta la estación Puente de Hamaca produce sedimento en forma moderada a media (5.48 Ton/ha/año), con una capacidad alta de transporte (índice promedio = 141.1), finalmente aguas debajo de la estación Puente de Hamaca, la producción disminuye (promedio 2.4 Ton/ha/año) y la capacidad de transporte de sedimentos también (índice promedio = 120.7).

30 Efecto combinado y mapa de amenaza

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32 Conclusiones El programa CALSITE sirve para aplicar rápidamente la ecuación de la USLE, permitiendo una entrada eficiente de la información, sea por imagen o por transformación de los archivos de imagen basados en valores de transformación para los factores, con la posibilidad de realizar cambios a los parámetros y rápidamente obtener nuevos escenarios. Se cuenta con la ventaja adicional de no sólo evaluar la erosión sino poder ubicarla espacialmente, y de evaluar su distribución-transporte, dado que el programa trabaja en forma de SIG, ligado al programa IDRISI o ArcView. El modelo permite realizar mejores cálculos del factor LS, agregando una rutina de flujos que permite el cálculo del factor de longitud, normalmente tomado como uniforme en estudios anteriores. Los datos estimados, aunque preliminares producen resultados esperados y aceptables para la cuenca del Río Savegre, sin embargo se deben considerar más en forma cualitativa que cuantitativa hasta que se cuente con información que permita calibrar y validar el modelo a nivel de cuenca hidrográfica. Se requiere una evaluación real del Factor R, sin pasara por métodos indirectos.