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Guia de erosion hidrica
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Guia de erosion hidrica

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GUIA PRACTICA DE ESTUDIO SOBRE EROSION HIDRICA

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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA AREA DE TECNOLOGÍA PROGRAMA DE CIENCIAS A,BIENTALESMANEJO Y CONSERVACION DE LOS RECURSOS NATURALES CORO, MAYO, 2011. GUIA DE ESTUDIO EROSIÓN HIDRICA (Documento en revisión) Autor: Prof. Esteben Alvarado EROSION HIDRICACONCEPTOS GENERALESErosión hídrica, es aquella en la cual el agente erosivo es el agua;principalmente la precipitación natural, pero también la irrigación. Las gotas delluvia, al caer sobre terrenos de vegetación rala, desprenden el suelo noprotegido y lo arrastran junto con las aguas de escorrentía, siendo depositadoslos sedimentos en las tierras bajas donde las corrientes se debilitan.La erosión hídrica es un proceso continuo que consiste en la separación de laspartículas y agregados de la masa del suelo, su transporte y sedimentación,siendo el agente activo el agua. La pérdida de suelo por la erosión hídricageneralmente se expresa en unidad de peso por unidad de área y unidad detiempo (Mg ha-1 año-1) o en unidad de longitud (espesor de suelo perdido) porunidad de tiempo (mm año-1)Ellison (1947) hace más de 50 años propuso una división del proceso deerosión hídrica en tres fases básicas, la cual se mantiene vigente, siendo lamisma de fundamental importancia al tratarse del estudio de este importantefenómeno de degradación del suelo.Separación: consiste en el desprendimiento y disgregación de los agregadosdel suelo en partículas de tamaños transportables. Se expresa en unidades depeso por unidad de superficie (Mg ha-1, o bién g m-2)Transporte: en esta fase las partículas y/o agregados, separados del suelo, semueven con el agua a través de la pendiente. Se expresa en unidades de pesopor unidad de distancia (Mg km-1, o bién g m-1).
  • 2. Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales de suelotransportados, que ocurre al disminuir la capacidad de transporte del flujo deagua. La acción es intermitente, pues el suelo depositado, es puesto de nuevoen movimiento, al reiniciarse la actividad del agua.Tipos de Erosión HídricaSe han basado en el efecto causado por el agua sobre el suelo, la progresivaconcentración del escurrimiento superficial. Comenzando con erosión laminar(el lavado de la superficie del suelo de las tierras arables), seguido de laerosión en surcos en la medida en que el agua se concentra en pequeñoscauces en el campo, entonces la erosión en cárcavas cuando los surcos deerosión son de mayores dimensiones y finalmente la erosión lateral de cauce oribereña, ocasionada por el socavamiento de las bases en los taludes delcauce. Hudson (1981)  Erosión laminar  Erosión en surcos  Erosión en cárcavas  Erosión por socavacion de cauce
  • 3. Factores que afectan la erosión hídricaEn la base de que la causa fundamental de la erosión hídrica del suelo es quela lluvia actúa sobre el suelo, Hudson (1981) plantea que el estudio de laerosión del suelo puede ser dividido de acuerdo a como ésta es afectada pordiferentes tipos de lluvia y como varía bajo diferentes condiciones de suelo. Lamagnitud de la erosión dependerá entonces de la combinación del poder de lalluvia para causar erosión y de la habilidad del suelo para contrarrestar laacción de la lluvia. En términos matemáticos plantea entonces que la erosiónhídrica es una función de la erosividad de la lluvia y de la erosionabilidad delsueloFactores que afectan la erosión hídrica 1.-Clima 2.-Precipitación 3.-El suelo 4.-La topografía 5.-El uso y manejo de la tierra
  • 4. 1.-ClimaDado que el agua es el agente activo del proceso de erosión, es laprecipitación el componente climático de mayor importancia al respecto, sinembargo la temperatura, la energía solar y el viento cumplen funciones quedeben ser consideradas.2.-PrecipitaciónPáez (1992) destaca el doble papel de la precipitación en el proceso de laerosión: (i) como agente activo en la fase de separación de agregados y (ii)como fuente de suministro de agua para el flujo de escorrentía.  Como agente activo en la fase de separación de agregados (Principal)  Como fuente de suministro de agua para el flujo de escorrentía (Secundario)Como agente activo en la fase de separación de agregados (Principal)a) Intensidad de la precipitaciónEstá definida por la lámina de agua caída por unidad de tiempo, comúnmenteexpresada en mm h-1. Su influencia viene determinada por su relación con eltamaño y velocidad de caída de las gotas. El tamaño de las gotas de lluvia es muy variable durante una tormenta (diámetro entre 1 y 4 mm). La mediana del diámetro, tiende a aumentar al incrementarse la intensidad La velocidad que adquieren las gotas depende de la resultante entre la fuerza de atracción universal y la resistencia del aire y el viento. La resistencia del aire será mayor por unidad de masa de agua, cuanto más pequeñas sean las gotas mas grande será la resistencia ofrecida, debido a la mayor área externa de éstas por unidad de masa, y la velocidad de caida será menor
  • 5. b) Duración de la precipitaciónSe refiere a la permanencia o el lapso de tiempo en que ocurre la lluvia. Reflejala magnitud de la tormenta, cuando se le considera conjuntamente con laintensidad Con relación a la magnitud se consideran como no erosivastormentas menores a 12, 7 mm de lámina; mayores de 45 mm se considerande gran erosividad. La duración de los lapsos de máxima intensidad de unatormenta, refleja la magnitud de la carga energética de la lluvia, que se traduceen erosiónc) FrecuenciaLa frecuencia se refiere al número de veces que se repite un evento en untiempo determinado. Esta característica de la precipitación tiene efectosimportantes en las fases de separación y transporte, en este sentido se tieneque:• Se produce mayor disgregación del suelo cuando las lluvias caen sobresuelos inicialmente secos. El efecto de explosión de agregados porhumedecimiento violento del suelo seco por la lluvia es causa de talcomportamiento.• Las tormentas continuas o más frecuentes consiguen un suelo con menorconductividad hidráulica debido a la humedad antecedente, disminuyendo laposibilidad de penetración del agua en el suelo para una intensidad de lluviadada, aumentando el riesgo de escurrimiento superficial y el riesgo de erosión.Como fuente de suministro de agua para el flujo de escorrentía(Secundario)en el proceso de la erosión, como fuente de suministro de agua para el flujo deescorrentía, destaca ésta como principal responsable de los fenómenos queocurren en la fase de transporte de la erosión hídrica.
  • 6. a) Flujo superficialEs la parte de la precipitación que fluye sobre la superficie de la tierra en formano-concentrada o en pequeños canales temporales, muy superficiales Incluyeel flujo que causa erosión entre surcos y en surcos. El flujo subsuperficialpuede contribuir al flujo superficial, al aflorar en superficie para convertirse enescurrimiento superficial no concentrado. • Su poder de transporte es función de su capacidad de mantener partículas a flote y de su turbulencia. El máximo poder de transporte ocurre cuando la altura de la lámina del flujo es aproximadamente igual al diámetro de la partícula transportada. • Su poder de separación, debido principalmente al mantenimiento de partículas en suspensión, lo cual le confiere abrasividad. Aquí es importante el efecto de la turbulencia causada por las gotas de lluvia que caen sobre el flujo superficial. • Su energía cinética, que depende de la masa y de la velocidad del flujo. - La masa del flujo depende del agua que transporta tanto en: cantidad, la cual es función de la tasa de infiltración del agua en el suelo y calidad, que a su vez es función de la cantidad y abrasividad del material transportado. El agua limpia tiene máxima capacidad de transporte y mínima capacidad de separación -La velocidad del flujo, para una masa dada, es función de: la longitud del paño de flujo por unidad de caída vertical (gradiente de la pendiente) la resistencia al flujo.b) Flujo concentradoEs el agua que escurre en la superficie del suelo en forma concentrada. Lasfuerzas y energías en el flujo concentrado se derivan del agua fluyente. Lasfuentes de esta agua son en términos generales: los excedentes de la lluvia
  • 7. (mayormente de las áreas entre surcos), de la nieve al derretirse (en las zonastempladas y en las muy altas tropicales), del riego y del flujo subsuperficialemergente. La fuerza disponible para el desprendimiento de suelo de laperiferia de los canales es generalmente expresada como fuerza de cortehidráulico3.-El sueloLa influencia del perfil del suelo en el proceso de erosión hídrica estádeterminada por la disponibilidad de material para que dicho proceso ocurra ypor la generación de flujo superficial. El material erosionable consiste departículas minerales primarias y fragmentos (partes de agregados) y pequeñosagregados. De tal manera, la erosionabilidad o susceptibilidad del suelo a la erosión,es determinada por el volumen del flujo superficial conjuntamente con eldesprendimiento de material del sueloPáez (1992) destaca que la erosionabilidad es determinada por trespropiedades intrínsecas del suelo: su separabilidad, su transportabilidad y losriesgos de escurrimiento y de acumulación de agua sobre la superficie delsuelo.a) SeparabilidadEs la susceptibilidad del suelo a ser aflojado y separado de la masaestructurada. A través de la separación, las partículas y agregados del suelo sedisponen para el transporte. El tamaño de partículas más separablecorresponde al de la arena fina (0,25-0,10 mm En razón de tal condición, laarena fina es utilizada como patrón cuando se determinan índices deseparabilidad a través de los cuales se busca evaluar la estabilidad estructuralal impacto de las gotas de lluvia.Características internas de los suelos:Están definidas en función de la Estructura y la Textura.La estructura de un suelo se refiere al arreglo de las partículas de suelo(arena, limo y arcilla) en unidades más grandes denominadas agregados.La estructura condiciona la velocidad y el tipo de movimiento vertical del aguaen el suelo, así, estructuras laminares propician movimientos de agua muylentos, en tanto que estructuras de tipo granular favorecen el rápido tránsito deella (Henao, 1988). Suelos con estructura granular permiten una menor separabilidad, pues los espacios entre agregados permiten: a) una buena infiltración y
  • 8. permeabilidad para drenar los excedentes de agua; y b) una buena circulación del aire. Los suelos con estructura laminar presentan problemas de infiltración, permeabilidad y aireación. Los suelos con baja infiltración y permeabilidad en condiciones de fuertes pendiente, poca cobertura y lluvias de alta intensidad, tienden a desarrollar un escurrimiento superficial importante, que provoca erosión hídrica.Textura: proporción de arena, limo y arcilla.Los contenidos de arena fina, muy fina y limos son útiles para determinar lasusceptibilidad de los suelos a la degradación, y por ende, la perdida de sucalidad. Altas proporciones de estas partículas por su baja cohesión (dificultad paramantenerse unidas entres si) promueven en el suelo aumento en laseparabilidad y por su pequeño tamaño, son fácilmente transportableshaciendolo susceptible a los procesos de degradación del suelo por efecto dela erosión Hídrica dismuyendo la penetración del agua en el suelo promoviendoel escurrimiento superficial.
  • 9. b) TransportabilidadSe refiere a la susceptibilidad del suelo a ser transportado, determinadafundamentalmente por el tamaño de partículas primarias o secundarias. Estapropiedad del suelo se puede ilustrar mediante la ley de Stokes que expresala tasa de asentamiento de una partícula rígida en un líquidoLas propiedades que influyen reduciendo la transportabilidad son aquellas quecontribuyan a hacer las partículas más grandes y por lo tanto menostransportables (Páez, 1992), como son:  •Alto contenido de partículas primarias y secundarias grandes  • Alto contenido de materia orgánica  •Alto contenido de agentes cementantes (v.g. sesquióxidos)c) Riesgos de escurrimiento y de acumulación de agua en superficiela lluvia u otra fuente natural o artificial suple el agua, pero es el perfil del sueloel que determina la cantidad de escurrimiento que se producirá. Es así, que elriesgo de escurrimiento dependerá de la expresión de aquellas propiedades delsuelo que promueven una alta capacidad de infiltración como son:  • Alto contenido de partículas primarias y secundarias grandes  • la abundancia de poros continuos (alta porosidad de aireación)  •Alta capacidad de percolación, ausencia de estratos impermeables  •Alta conductividad hidráulica  •la humedad antecedenteLa interpretación conjunta de las tres propiedades del suelo descritas, permiteuna evaluación adecuada de la erosionabilidad del suelo, insistiendo en laconsideración básica de que la influencia del perfil del suelo en el proceso deerosión hídrica está determinada por la disponibilidad de material erosionable yla generación de un volumen de flujo superficial del agua de lluvia4.-La topografíaLa topografía es uno de los factores importantes de la erosión del suelo por elagua. En las tierras planas, la denudación de los suelos causada por el esteproceso de degradación es generalmente inapreciable siendo más bien eldepósito de sedimentos el problema real. Los suelos de las tierras dependientes pronunciadas son más vulnerables a la erosión que los de lastierras planas por la razón obvia de que las fuerzas erosivas del salpique,desgaste y transporte tienen un efecto de magnitud superior en las altaspendientes.
  • 10. Micro escala: el movimiento neto cuesta abajo por salpique incrementa con lainclinación de la pendiente.Escala de campo: El movimiento de suelo de una pendiente uniforme (caso 2)es mayor que en una pendiente cóncava (caso 3) y menor que en unapendiente convexa (caso 1)Macro escala: El efecto de la topografía regional se cuantifica con la expresiónH2/S (Fournier 1962) donde Hes la altitud promedio del relieve y S la auperficiedel area considerada.
  • 11. La inclinación de la pendiente influye de diversas maneras en la erosiónhídrica. La mayor velocidad del agua de escurrimiento, propia de laspendientes más inclinadas, incrementa la cantidad de suelo desprendido de susitio de origen y transportado a otro lugar. A medida que el gradiente de lapendiente crece, menor cantidad de agua es retenida en la superficie delterreno ya que los surcos y depresiones existentes tienen menor capacidadLongitud y gradiente de la pendiente del Suelo Efectos de la pendiente en lapérdida de suelo por escorentia en lotes de igual área con suelos coluviales (Cenicafé1949 – 1956). Precipitación promedio anual 2701 mm5.-El uso y manejo de la tierraLa cantidad de pérdida de suelo por la erosión hídrica que puede ocurrir bajounas condiciones dadas no solo se debe a las condiciones del suelo y de latierra en general sino también al uso y manejo que estos reciben. Así porejemplo un suelo puede perder por la erosión cientos de toneladas porhectárea, bajo cultivos de ciclo corto sembrados en hileras en dirección de lapendiente, mientras que el mismo suelo bajo un pastizal bien manejado sólotendría pérdidas de algunos kilogramos por hectárea al año.
  • 12. De hecho, la erosionabilidad del suelo es influenciada más por el manejo quepor cualquier otro factor. Las dos amplias divisiones del manejo incluyen elmanejo de la tierra y el manejo de la actividad productiva. El mejor manejo dela tierra será compatible con el más intensivo y productivo uso que pueda darsede la tierra, sin que se cause ninguna degradación (Hudson, 1981).Con relación al uso y manejo de la tierra en generalr, la cobertura del suelodesempeña el papel de resistencia en el proceso de erosión, pudiendo retardardichos procesos en una proporción de 10.000 veces por lo cual representa elfactor de mayor importancia en el control de la erosión • La intercepción disminuye el volumen de la precipitación que llega a la superficie del suelo; y también altera la distribución espacial de la lluvia a través del agua que escurre por los tallos y la que se concentra en ciertos puntos de la plantas que luego produce goteo. • La intercepción disipa el poder erosivo de la precipitación. Sin embargo, cuando la altura de caída por goteo es suficientemente elevada, y el tamaño de la gota es grande, el poder erosivo del goteo puede superar al de la lluvia original. • La vegetación rastrera y la hojarasca protegen el suelo contra las fuerzas del salpique y del flujo superficial. También en este sentido, es importante destacar la protección que este tipo de cobertura ejerce sobre la porosidad del suelo superficial, que en consecuencia mantiene la tasa de infiltración. • La descomposición de la hojarasca y restos vegetales incrementa el contenido de humus en el suelo superficial, creando condiciones óptimas para la permeabilidad al agua e incrementando la estabilidad de agregados. Al describir la cobertura del suelo, debe establecerse diferencias y describirse por separado la cobertura vegetal cercana a la superficie del suelo, denominada cobertura basal, y la cobertura foliar o del dosel; cuyas funciones y efectos son diferentes.
  • 13. En el caso de la vegetación arbórea la cobertura basal representa el factorprotector del suelo de mayor importancia, y el mantenimiento de una buenacapa de hojarasca es asegurada por la capacidad de producción del dosel delos árboles. En los bosques, la común ocurrencia de un manto de raíces finasprovee una eficiente cobertura al sueloEfectos de la erosión hídricaLos efectos de la erosión del suelo, sus impactos actuales y potenciales en lacalidad, productividad del suelo y en el ambiente son complejos y gobernadospor una serie de factores interactuantes. Los efectos de la erosión hídricapueden expresarse in situ o a distancia del sitio de origen.Los efectos in situ con aquellos que se expresan en el sitio donde la erosiónocurre, e incluyen dos consecuencias primarias de la erosión acelerada (i) efectos, a corto plazo, inmediatos o directos, sobre el desarrollo de las plantas, tales como el desarraigo de semillas y plantas y la pérdida de agua y fertilidad en el escurrimiento y en los sedimentos producidos;(ii) efectos a largo plazo, potenciales o indirectos, debido a loscambios adversos en la calidad del sueloLos efectos a distancia son aquellos que ocurren cuando el escurrimiento y lossedimentos de un campo, cuenca o cauce entran en otro diferente del sitio deorigen. Los efectos a distancia son complejos e involucran al menos trescategorías: (i) daños al desarrollo de cultivos tanto actual como futuro, (ii) cambios adversos en el ambiente y(iii) daños a estructuras civiles e industriasLos efectos a distancia pueden ser traducidos en inundaciones y depósito desedimentos. Debido a los cambios a largo plazo en la calidad del suelo, puedealterarse la productividad del suelo, cambios que puedan ser positivos onegativos.

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