MODELO DE BASES FISICAS PARA LA PREDICCION DE LOS IMPACTOSHIDROLOGICOS Y LA EROSION DE LOS SUELOS PROVOCADOS POR OPCIONES ...
Key words: Field data; Forestry           impacts;    Hydrological    impacts;    Mathematicalmodelling; River basin manag...
almacenamiento de la humedad en la tierra, el aumento del escurrimiento superficial así comotambién el aumento de la pérdi...
Figura 1             ESQUEMA DE LOS PROCESOS REPRESENTADOS EN SHETRANla entrada de datos y la respuesta se representan en ...
DESCRIPCION DEL PROYECTOSeis profesionales de CONAF han sido entrenados en el uso de SHETRAN, dos en cada unade las siguie...
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EL IMPACTO HIDROLOGICO EN LAS PLANTACIONES A LARGO PLAZOComo una demostración de las capacidades de SHETRAN para predecir ...
En promedio, la lluvia caída anual excede la evapotranspiración actual en alrededor de 100 mm,asegurando un caudal base co...
VARIACION DE LA SIMULACION EN LAS COMPONENTES DEL BALANCE ANUAL DE AGUA                        EN LA PLANTACION FORESTALLa...
5) Investigaciones del balance de agua, incluyendo cuencas con regímenes de derretimiento de   nieve;6) Investigaciones de...
Bosch, J.M. y Hewlett, J.D. 1982. A review of catchment experiments to determine the effect   of vegetation changes on wat...
Swank, W.T. y Douglass, J.E. 1974. Streamflow greatly reduced by converting deciduous   hardwood stands to pine. Science, ...
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Modelo impactos hidrologicos

  1. 1. MODELO DE BASES FISICAS PARA LA PREDICCION DE LOS IMPACTOSHIDROLOGICOS Y LA EROSION DE LOS SUELOS PROVOCADOS POR OPCIONES DE LA GESTION FORESTAL EN CHILE James C.Bathurst1, Stephen J. Birkinshaw2, Jonathan Evans3 y Samuel Francke Campaña4RESUMENSe ha transferido un modelo avanzado de cuenca, SHETRAN, a la Corporación Nacional Forestalde Chile (CONAF), para evaluar el impacto hidrológico y de sedimentos de las industriasforestales y actividades del manejo de la cuenca. El proyecto incluyó un programa de instrucciónde personal y aplicaciones del enfoque concernientes al manejo del bosque y la protección de laciudad. Fueron instrumentadas tres cuencas para proporcionar experiencia en la recolección dedatos de terreno requeridos por SHETRAN, además de proporcionar la base para lassimulaciones. Una simulación hipotética a largo plazo del impacto hidrológico de una plantaciónde árboles exóticos, demostró la capacidad de SHETRAN para explorar las consecuencias delmanejo de actividades propuestas, antes que cualquiera de ellas fuera iniciada. Las simulacionesindicaron un potencial daño por inundaciones durante los primeros años del ciclo de la plantación,mientras que los años posteriores están caracterizados por una declinación en la disponibilidaddel agua. Estos resultados son comparables a las observaciones de terreno registradas en otrosestudios.Palabras claves: Datos de terreno; Impactos de empresas forestales; Impactos hidrológicos;Modelos matemáticos; Manejo de cuencasABSTRACTAn advanced basin modelling system, SHETRAN, has been transferred to the CorporaciónNacional Forestal, Chile, for assessing the hydrological and sediment impacts of forestry andother land and water resource management activities. The project involved a programme ofstaff training in the UK and Chile and focus applications in Chile concerned with forestmanagement and city protection. Three focus basins were instrumented to provide experiencein collecting the field data needed for SHETRAN and as the basis for training simulations. Ahypothetical simulation of the long term hydrological impact of exotic tree plantation in centralChile demonstrated SHETRANs powerful capability for exploring the consequences of proposedmanagement activities, in advance of any activity being initiated. The simulations indicated apotential for damaging floods during the early years of a plantation cycle, while later years arecharacterized by declining water availability. These results match field observations recorded inother studies.1 Reader in Erosion and Sediment Transport, BSc(Eng), MSc, PhD : Water Resource Systems Research Laboratory,Department of Civil Engineering, University of Newcastle upon Tyne, Newcastle upon Tyne, NE1 7RU, UK2 Research Associate, BSc, MSc, PhD : Water Resource Systems Research Laboratory, Department of CivilEngineering, University of Newcastle upon Tyne, Newcastle upon Tyne, NE1 7RU, UK3 Higher Scientific Officer, BSc, MSc : Institute of Hydrology, Wallingford, Oxfordshire, OX10 8BB, UK4 Jefe de Programa Nacional de Ordenación y Manejo de Cuencas Hidrográficas, Ing. Forestal, Dr. Forestal :Corporación Nacional Forestal, Av. Bulnes 259, Of. 506, Santiago, ChileTrabajo presentada al Primer Congreso Latinoamericano IUFRO Valdivia Chile 1998
  2. 2. Key words: Field data; Forestry impacts; Hydrological impacts; Mathematicalmodelling; River basin managementINTRODUCCIONLa industria forestal provee alrededor del 12% de las ganancias de las exportaciones chilenas einvolucra significativamente la tala del bosque nativo y la plantación de especies exóticas en lamitad sur del país. La experiencia mundial indica que la tala puede aumentar la producción deagua y sedimentos de una cuenca (ej., Bosch y Hewlett, 1982; Blackburn et al., 1990; Davies yNelson, 1993) y preocupa el que remover extensas áreas de bosque pueda incrementar losniveles de daño por inundaciones (ej., Gentry y Lopez-Parodi, 1980; Lyons y Beschta, 1983).Recíprocamente, replantar o reemplazar árboles nativos por especies exóticas podría reducirsignificativamente el caudal de los ríos (e.g., Swank y Douglass, 1974; Cornish, 1993). Talesimpactos pueden tener un importante costo económico, social y ambiental, el que puede ir endesmedro del ingreso generado por la actividad forestal. Sin embargo, los impactos ambientalesde la industria forestal en Chile a nivel de una cuanca no han sido cuantificados y hay unurgente interés en entenderlos y tomarlos en cuenta para el manejo de ellas. Los modelosmatemáticos están cobrando relevancia en estos procesos, especialmente para representar losimpactos físicos de cambios en el uso de suelo. La Water Resource System ResearchLaboratory (WRSRL) ha transferido un modelo de bases físicas SHETRAN a la CorporaciónNacional Forestal (CONAF), que es la organización responsable por el manejo y laconservación de recursos renovables en cuencas a lo largo de Chile. SHETRAN provee aCONAF de la capacidad para evaluar los impactos hidrológicos y de producción de sedimentoen acciones propuestas para el manejo del recurso suelo y agua, antes que cualquier opción sehaya implementado. La transferencia fue llevada a cabo por la WRSRL (Universidad deNewcastle upon Tyne, UK) con apoyo del Instituto de Hidrología y con fondos del Departmentfor International Development del gobierno de Gran Bretaña. Este artículo describe el"background" del proyecto y los resultados iniciales para modelar los impactos en el manejo delbosque.PROBLEMAS DEL IMPACTO DEL CAMBIO DE USO DE SUELO EN CHILEEn el pasado ha habido un considerable desgaste de la cubierta vegetacional a lo largo de laCordillera de Los Andes y la Cordillera de la Costa, como resultado de la deforestación (porfuego y tala), sobrepastoreo y deficientes prácticas agrícolas. Como consecuencia, la erosióndel suelo ha llegado a ser un problema mayor y se estima que más de 3 m de suelo se hanperdido a lo largo de la Cordillera de la Costa en los últimos cien años. Esto ha reducido lafertilidad del suelo, y ha causado embancamiento de ríos y reducción de la capacidad de losembalses. Los grandes ríos tales como el Maule y el Bío Bío, los que una vez fueronnavegables, ahora están demasiado poco profundos para permitir el tráfico de embarcaciones(ej., Solbrig, 1984, p172).Han ocurrido también importantes cambios en el régimen hidrológico. A causa de la erosión delsuelo, la absorción de la lluvia por infiltración en la tierra ha decrecido y el escurrimientosuperficial ha aumentado en volumen y velocidad (ej., Glaser y Celecia, 1981). La reducción del
  3. 3. almacenamiento de la humedad en la tierra, el aumento del escurrimiento superficial así comotambién el aumento de la pérdida de humedad por transpiración, son consecuencias de losextensos programas de plantación, en donde se reemplazan bosques nativos por especiesimportadas tales como pino radiata y eucalipto. Como resultado de las fluctuacionesestacionales los caudales de ríos han llegado a ser más extremos, con períodos de grandesinundaciones en invierno y lechos de ríos secos en verano (ej., Solbrig, 1984, pp163-173). Estoha llevado al corte de los suministros de agua potable en verano en pueblos a lo largo de laCordillera de la Costa.MODELOS DE BASE FISICALos modelos matemáticos pueden contribuir en la toma de decisiones de una amplia gama deprocesos relacionados al manejo de cuencas. Estos no reemplazan las fuentes de datos, peropermitirán hacer mejor uso de estos datos, donde estos sean muy escasos. Así, estos modeloscobran relevancia en países tales como Chile en donde los datos necesarios para apoyar latoma de decisiones en el manejo de cuencas se encuentran a menudo ausentes.Diferentes tipos de problema requieren modelos diferentes para su solución. Modelosespacialmente distribuídos de bases físicas tales como SHETRAN tienen particulares ventajasen el estudio de los impactos en los cambios del uso de suelos y para aplicaciones en cuencascon escasez de datos. Sus parámetros tienen un significado físico (ej., conductividad del suelo,resistencia al flujo, granulometría) y pueden ser medidos en terreno. La validación del modelo,puede por lo tanto, ser concluída sobre las bases de un corto período de observación y un cortoperíodo de datos meteorológicos e hidrológicos. Los valores de los parámetros también puedenser especificados para un futuro estado alterado de la cuenca, por ejemplo un cambio en lascaracterísticas de la vegetación, de este modo se facilita el estudio de impacto del cambio deluso del suelo. Por el contrario, los modelos más tradicionales son esencialmente modelos deregresión entre precipitación y escorrentía: sus parámetros no tienen significado físico ydependen de la disponibilidad de suficientes registros meteorológicos e hidrológicos para sucalibración. Tales registros no se encuentran disponibles frecuentemente, pero a menudocuando lo están, ellos sólo se refieren al estado pasado de la cuenca. Por lo tanto la calibraciónno puede ser extrapolada a futuros cambios.SHETRANSHETRAN es un sistema de modelación integrado superficial/subsuperficial, de bases físicas yespacialmente distribuído, que incorpora el movimiento del agua, transporte de sedimentos y decontaminantes en una cuenca (Ewen, 1995). La componente de movimiento de agua consideralos elementos principales de la fase terrestre del ciclo hidrológico (intercepción,evapotranspiración, derretimiento de nieve, escurrimiento en canales, superficial ysubsuperficial del agua) (Fig. 1). La componente de sedimento modela la erosión del suelo porimpacto de gota de lluvia y flujo superficial, y además el transporte de sedimentos en canales(Wicks y Bathurst, 1996). Cada proceso es modelado por leyes de la física, la distribuciónespacial de las propiedades de la cuenca,
  4. 4. Figura 1 ESQUEMA DE LOS PROCESOS REPRESENTADOS EN SHETRANla entrada de datos y la respuesta se representan en una grilla tridimensional de diferenciasfinitas. De este modo, SHETRAN da una descripción detallada en tiempo y espacio del flujo ytransporte en la cuenca y es una herramienta poderosa para investigar los impactoshidrológicos y de sedimento de uso de suelo y cambios de clima. Se puede usar SHETRAN encuencas de menos que 1 km2 a 2500 km2 de área y se ha aplicado en un amplio rango deestudios y diferentes países. Ejemplos que describen incendios forestales, reforestación y elanálisis de los impactos de los cambios de clima en La Europa Mediterránea son reportados porLukey et al. (1995) y Bathurst et al. (1996). Recientes desarrollos y nuevos progresos hanadicionado una componente de transporte de nitrato, desplazamiento de tierras, y además uncomponente de erosión de cárcavas (Birkinshaw et al., 1998; Burton y Bathurst, 1998; Gonzálezy Bathurst, 1998). SHETRAN también ha sido integrado a un sistema de toma de decisionespara maximizar la utilidad en el manejo de impactos ambientales (Adams et al., 1995; Sheffieldet al.,1998).Los datos requeridos por SHETRAN comprenden:1) Entradas de datos meteorológicos (precipitación y evapotranspiración) necesarios para manejar la simulación;2) Datos de salida de variables (ej., caudales de ríos y registros de producción de sedimentos) para validar el modelo;3) Datos de las propiedades que caracterizan una cuenca en particular (suelo, vegetación, topografía y características de los sedimentos).Estos datos pueden estar basados en medidas directas o pueden ser estimados a partir deinformación de la literatura. Ellos pueden referirse a condiciones de cuencas existentes o adistintos escenarios, por ejemplo, futuras alteraciones en el clima o en la cubierta vegetacional.
  5. 5. DESCRIPCION DEL PROYECTOSeis profesionales de CONAF han sido entrenados en el uso de SHETRAN, dos en cada unade las siguientes regiones, Santiago (Oficina Central), VIII y X Región. La naturaleza avanzaday las poderosas capacidades del sistema requieren de un programa de instrucción másintensivo que el requerido para el entrenamiento en el uso de software hidrológicos para PCmás simples pero más limitados, que están corrientemente disponibles. Por esta razón elpersonal recibió entrenamiento en los siguientes aspectos:1) Funcionamiento de SHETRAN. Visita a la Universidad de Newcastle upon Tyne por cuatro meses, cada profesional recibió instrucciones en el uso del lenguaje Unix para workstations, en el "background" y la teoría de SHETRAN, en la creación de archivos de datos para SHETRAN, en la ejecución del programa SHETRAN y en la interpretación de los resultados de salida. El personal también recibió un curso de procesos hidrológicos y de mecanismos de respuesta de cuencas.2) Evaluación de los parámetros de SHETRAN. Con intención de proveer al personal de CONAF de experiencia en la recolección de datos de campo, fue necesario apoyar las simulaciones de SHETRAN, se establecieron tres pequeñas cuencas en Chile. Estas fueron seleccionadas e instrumentadas con la supervisión del Instituto de Hidrología (UK), el cual también proporcionó la instrucción en el uso de instrumentos, equipos de adquisición de datos y en el análisis de datos. En la X Región el estudio en la cuenca experimental se reforzó considerablemente con la colaboración de la Universidad Austral de Chile en Valdivia.3) Aplicación de SHETRAN. Las cuencas experimentales formaron la base de los ejercicios instructivos en donde el personal validó SHETRAN para las condiciones actuales de la cuenca y se llevaron a cabo simulaciones de escenarios para posibles alteraciones futuras.Apoyo e instrucción adicional fue proporcionado por visitas regulares a Chile de parte deprofesionales de la Universidad de Newcastle y del Instituto de Hidrología. Estas visitascubrieron la selección e instrumentación de las cuencas experimentales, instrucción enrecoleccion de datos, uso de la "workstation", instalación del software SHETRAN ysimulaciones.Además fue llevado a cabo un programa de entrenamiento para un estudiante de PhD con laUniversidad de La Serena para desarrollar una componente de erosión de cárcava y producciónde sedimento para SHETRAN. Esto fue para aumentar la aplicabilidad del modelo a lascondiciones chilenas, especialmente la evidente y severa erosión por cárcavas a lo largo de laCordillera de la Costa Central. Esta componente del proyecto se discute en el artículo deGonzález y Bathurst (1998) en otra parte de esta publicación.CUENCAS EXPERIMENTALESAunque el propósito principal de las cuencas era apoyar el programa de instrucción, seseleccionaron también por ser pertinentes a los problemas ambientales chilenos relativos al
  6. 6. manejo de los bosques y a la protección de la ciudad. No se tuvo la intención de encontrarsoluciones a estos problemas durante el proyecto. Sin embargo, su consideración dio a lassimulaciones una real base de trabajo. Figura 2 MAPA DE CHILE CENTRAL MOSTRANDO LA UBICACION DE LAS CUENCAS EXPERIMENTALES, REGIONES V-X Y REGION METROPOLITANA (M)Las Cuencas y su InstrumentaciónSe instrumentaron tres cuencas, una por cada equipo CONAF-SHETRAN (Fig. 2). Dos tienenuna cubierta de pino radiata : La Reina (35ha) en el lado oeste de la Cordillera de la Costa en laX Región y Minas del Prado (160ha) al pie de la Cordillera de los Andes en la VIII Región. Latercera, Quebrada de los Almendros (420ha), tiene una cubierta de vegetación nativa ubicadaen el Reserva Nacional Rio Clarillo a los pies de la Cordillera de los Andes en la RegiónMetropolitana. Como parte del estudio de la Universidad de La Serena, también seinstrumentaron dos cárcavas en Chosme en la Cordillera de la Costa en la VIII Región, cerca deConcepción (González y Bathurst, 1998).En cada caso, fueron instalados instrumentos para monitorear la respuesta de la cuenca,cuantificar el balance de agua y proveer los datos necesarios para correr SHETRAN y evaluarsus parámetros. Las principales entradas de datos (precipitación y las condicionesmeteorológicas las cuales determinan la evapotranspiración potencial) se midieron con unaestación meteorológica automática, incluyendo un pluviógrafo de váscula. La descarga de aguaa la salida de la cuenca fue medida usando un flume. Todos estos datos fueron monitoreados aintervalos de una hora o submultiplos de hora, siendo registrados, almacenados, descargados ytransferidos a la oficina por un módulo electrónico de almacenamiento de datos.La concentración de sedimentos en suspensión fue medida usando un rastreador automático desedimentos en suspensión que opera a intervalos prefijados durante un evento. Los sedimentosde arrastre de fondo se colectaron en una trampa de sedimento y se midieron en cada visita aterreno (cada una o dos semanas). Las condiciones de humedad del suelo se monitorearonusando un indicador de napa freática y un equipo de capacitancia en cada visita. Seproporcionó un permeametro Guelph y anillos de infiltración para medir la permeabilidad del
  7. 7. suelo. Otras propiedades se obtuvieron usando la relación del contenido de arena/limo/arcilla opor análisis de laboratorio. La topografía de la cuenca fue determinada desde mapas y lacubierta vegetacional desde fotografías aéreas en el caso de la Quebrada de los Almendros yde catastros de las plantaciones en las otras cuencas forestales.Cada equipo CONAF-SHETRAN fue dotado con una workstation para analizar los datos deterreno y hacer las simulaciones de SHETRAN.Manejo ForestalLas dos cuencas serán el resultado del tratamiento que recibiran durante el verano de 1999: latala en Minas del Prado y el raleo en la Reina. Ellos fueron, por lo tanto elegidas, para a)cuantificar con los datos de terreno los impactos del tratamiento sobre la respuesta de lacuenca, y b) validar SHETRAN como un medio de modelación de los impactos. El primerobjetivo se alcanzará comparando las mediciones de la respuesta de la cuenca en los añosanteriores y posteriores al tratamiento. Para alcanzar el segundo objetivo, SHETRAN sevalidara para los estados de pre y post tratamiento de la cuenca. Estos estados se refinaránusando datos de terreno, valores característicos de los parámetros, especialmente esosparámetros de vegetacion usados para modelar intercepción, transpiración y erosión de suelo.Se ganará experiencia también en simulaciones de los impactos en el manejo del suelo encondiciones chilenas. Esto proveerá de una sólida base para aplicar SHETRAN en otrascuencas en el sur de Chile, tales cuencas pueden ser más grandes que las experimentales ypueden ubicarse en otros lugares. Simulaciones podrían explorar, por ejemplo, el efecto de lasdiferentes formas y secuencias de tala sobre inundaciones río abajo y regimenes de producciónde sedimento, permitiendo así seleccionar la aproximación del mínimo impacto.Simulaciones para condiciones actuales de la cuenca y para condiciones hipotéticas futuras, sereportan en otra parte de esta publicación.Protección de la CiudadSantiago se ha expandido hacias las faldas de la Cordillera de Los Andes en tal magnitud quesus suburbios del este están propensos a sufrir trastornos por la concentración de agua y flujode sedimentos característicos de la topografía de pie de montaña. Las inundaciones soncomunes en invierno durante eventos de lluvia y derretimiento de nieve. Por lo tanto, hay interésen el manejo de las cuencas de pie de montaña para dispersar o reducir el agua y no alterar laproducción de sedimento. SHETRAN puede ser usado para investigar los efectos de diferentesestrategias de manejo, por ejemplo, reforestación o la introducción de medidas tales comozanjas de infiltración. Dado lo caro de tales estrategias, un estudio del modelo podríaproporcionar un ahorro considerable al rechazar aquellas probablemente ineficaces antes deser implementadas en terreno.Mediciones en la Quebrada de los Almendros están proporcionando información cuantitativa enla respuesta de la cuenca de pie de montaña. La aplicación de SHETRAN está permitiendoafinar los valores característicos de los parámetros y ganar experiencia modelando este tipo decuencas. Despues la validación para condiciones actuales, SHETRAN será usado paraexaminar los impactos de cambios hipotéticos en las condiciones de la cuenca. Estos incluyenlas técnicas de manejo sugeridas anteriormente y el negativo efecto del fuego en la destrucciónde cubierta vegetacional y el incremento en la magnitud de las inundaciones. Este trabajo esreportado en otra parte de esta publicación.
  8. 8. EL IMPACTO HIDROLOGICO EN LAS PLANTACIONES A LARGO PLAZOComo una demostración de las capacidades de SHETRAN para predecir las consecuencias delmanejo de suelo, fueron modelados los impactos hidrológicos a largo plazo de una plantaciónde árboles exóticos para un ambiente representativo de Chile central. Específicamente, lassimulaciones compararon la respuesta hidrológica sobre un ciclo de plantación (desde el iniciode la tala hasta total crecimiento) con la respuesta de un bosque nativo maduro a los veinteaños. De particular interés fue la diferencia de caudal entre los dos casos, a causa de lasimplicaciones en las inundaciones y en el suministro de agua río abajo.Las simulaciones fueron pensadas para representar el lado este de la Cordillera de la Costaentre las Regiones VII y IX. Esta es una de las mayores áreas de plantación de pino radiata,que se ubica en una zona lluviosa donde los niveles anuales típicos de agua caída son dealrededor de 1000 mm y la evapotranspiración potencial de alrededor de 1200 a 1500 mm. Enestas circunstancias, los cambios causados en la evapotranspiración actual por cambios en lavegetación, pueden tener un significativo impacto en los flujos de los ríos.La evidenciaanecdótica ha sugerido que la extensa plantación de especies de árboles exóticos, los cualestienen altas demandas de agua, haya resultado en una reducción en verano de los suministrosde agua potable.No estaban disponibles datos para una cuenca en particular en el área. Por lo tanto, lassimulaciones usaron datos de otras áreas de condiciones similares, especialmente una de climatipo mediterráneo, la que ya estaba disponible de simulaciones previas de SHETRAN. En estepunto los resultados debieran ser considerados como indicativos del tipo de respuesta que seesperaría en Chile central, más que directamente representativos de una localidad específica.Una cuenca de 700 km2 ubicada en Europa Mediterránea proporcionó la topografía(relativamente de bajo relieve) y la red de drenaje. Esta cuenca fue modelada en SHETRAN conuna grilla de 2 km de longitud. Para realizar la simulación, se seleccionaron datos de series decinco años de lluvia caída y de evapotranspiración potencial de una estación también en laEuropa Mediterránea: se corrió en cuatro etapas en secuencias continuas así se obtuvierondatos de veinte años. El promedio anual de lluvia caída fue de aproximadamente 1000 mm conun invierno lluvioso. El promedio anual de la evapotranspiración potencial fue aproximadamentede 1500 mm. La profundidad del suelo fue de 4 m en el cuarto superior de la cuencas y de 6 men el resto. Se tomaron datos de las propiedades del suelo en las cuencas experimentales deCONAF. La cubierta vegetacional se mantuvo uniforme a través de la cuenca en cada caso.Para el bosque nativo los parámetros de vegetación los cuales determinan la intercepción ytranspiración fueron constantes en el tiempo y fueron calibrados para dar condiciones deequilibrio hidrológico durante el período de la simulación. Para la plantación de árboles, lasimulación comenzó con el equilibrio de las condiciones del bosque nativo. La cuenca en sutotalidad fue entonces talada y se permitió el crecimiento de una nueva plantación de árboles.Dicho crecimiento se representó por una disminución en el área de suelo desnudo para el puntode cierre del follaje, un incremento en la densidad de vegetación así como también en ladensidad de las raíces. El mayor crecimiento se concentró en los primeros ocho años, pero estecontinuó durante los veinte años. La tasa de transpiración fue mayor que para el caso delbosque nativo.La figura 3 compara la simulación de la descarga promedio mensual a la salida de la cuencapara los dos casos. Las condiciones de equilibrio son evidentes para el caso del bosque nativo.
  9. 9. En promedio, la lluvia caída anual excede la evapotranspiración actual en alrededor de 100 mm,asegurando un caudal base confiable sin existir mayores inundaciones.(Como los datosmeteorológicos se repiten en ciclos de cinco años, así es la respuesta de la descarga.) Para el Figura 3 COMPARACION DE LA SIMULACION DE LA DESCARGA PROMEDIO MENSUAL PARA EL BOSQUE NATIVO Y LA PLANTACION FORESTAL DURANTE UN PERIODO DE 20 AÑOScaso de la plantación, los primeros años son caracterizados por inundaciones y un caudal basemás alto que para el caso del bosque nativo. Este es el resultado de las bajas pérdidas porintercepción y transpiración. La columna de suelo llegó a estar totalmente saturada en invierno,permitiendo inundaciones y manteniendo un alto caudal base en verano. Después de alrededorde ocho años, sin embargo, el crecimiento de los árboles ha aumentado significativamente laintercepción y la transpiración. El suelo llegó a estar más seco, entonces las inundaciones soneliminadas y el caudal base es menor que en el caso del bosque nativo. La lluvía caída y laevapotranspiración entran en un equilibrio aproximado (Fig. 4) y los caudales bases son, por lotanto, provenientes en gran parte de la humedad del suelo almacenada en los primeros años.Sin embargo, esta no es rellenada y el caudal base, por lo tanto, continua en descenso. Figura 4
  10. 10. VARIACION DE LA SIMULACION EN LAS COMPONENTES DEL BALANCE ANUAL DE AGUA EN LA PLANTACION FORESTALLa simulación es por supuesto una exageración de la realidad. Por ejemplo, la tala no sellevaría a cabo instantáneamente por completo en una cuenca de 700 km2: una cosecha másgradual, probablemente de un trabajo parcelado, sería más probable. Sin embargo, lasresultados ilustran las amplias características del impacto hidrológico que puede ser producidopor un programa de plantación mal concebido. En particular hay un potencial daño porinundaciones durante los primeros años, mientras que los años posteriores estáncaracterizados por una reducción de la disponibilidad de agua. Estas características se igualana observaciones registradas en otros estudios (ej., Swank y Douglass, 1974; Solbrig, 1984,pp163-173; Cornish, 1993; Huber y Lopez, 1993; Rowe y Pearce, 1994), dando fe de lahabilidad de SHETRAN para representar el comportamiento de la realidad. La aplicacióntambién demuestra la poderosa capacidad que proporciona SHETRAN para explorar losimpactos de actividades propuestas de manejo, antes que cualquiera de ellas sea comenzada.1) Se ha llevado a cabo un estudio inicial de impactos de la plantación sin ninguna necesidad de recolectar datos en terreno. En un estudio real, si la predicción de los impactos fuera de interes, un estudio de campo se puede llevar a cabo para proveer datos como las bases para una simulación más especifica.2) La simulación proporciona una visión integral de todos los aspectos de la respuesta hidrológica de la cuenca : caudales, almacenamiento de agua subsuperficial y evapotranspiración, y la variación de la respuesta. Sobre la base del entendimiento adquirido, se pueden llevar a cabo mayores simulaciones para establecer un ciclo de plantación que por una parte apoyaría la rentable obtención de madera y por otra parte permitiría a largo plazo un sostenido suministro de agua río abajo.OTRAS AREAS DE APLICACIONSHETRAN adquiere mas relevancia en problemas en que modelos simples u otras técnicas nopueden resolver. Típicamente son proyectos de mediano y largo plazo donde hay una buenavoluntad para invertir en modelos de predicción de impactos que apoyen grandes inversionesen protección ambiental. Además el manejo del bosque y la protección de la ciudad, talesproyectos incluyen :1) El desarrollo de programas de protección de cuencas, que incluyan la investigación de los impactos de diferentes opciones de manejo de suelo en relación a los suministros de agua;2) Estudios de erosión y estrategias de manejo de suelo, incluyendo la identificación del mayor área contribuyente o áreas de riesgo en la cuenca;3) Investigaciones de los impactos de desarrollos agrícolas propuestos, tales como demanda de agua y consecuencias de la erosión de diferentes cultivos o ciclos de plantación;4) Valoración del peligro en riesgos de hidrologia y de sedimento en caminos, puentes, tendido eléctrico, represas y otras infraestructuras, especialmente en áreas sometidas a cambios de uso de suelo;
  11. 11. 5) Investigaciones del balance de agua, incluyendo cuencas con regímenes de derretimiento de nieve;6) Investigaciones de los impactos de los cambios de clima, incluyendo alteración de la cubierta vegetacional y regímenes de lluvias;7) Contribuciones a la evaluación de los impactos ambientales para proyectos desde la explotación minera hasta el desarrollo de parques nacionales.CONCLUSIONESPor sobretodo la aplicación de SHETRAN en Chile provee una oportunidad excitante parademostrar la relevancia de modelos tecnológicos avanzados para minimizar los impactosambientales de la industria forestal y actividades de manejo del recurso suelo y agua. Sutransferencia proveerá a CONAF de los beneficios siguientes:1) Capacidad para predecir los impactos de las actividades del manejo de suelo sobre inundaciones, producción de agua, niveles de napa freática, erosión del suelo y producción de sedimento;2) Mejoramiento de la eficacia y confiabilidad en la toma de decisiones en el desarrollo de cuencas, incorporando la protección del medioambiente.La transferencia de SHETRAN a Chile puede ser vista también como un estudio piloto paramayores implementaciones en otros paises de América Latina.AGRADECIMIENTOSEl proyecto de transferencia se realizó con fondos del Department for International Developmentdel gobierno de Gran Bretaña (Contrato CNTR 93 2083A). En Chile un apoyo sustancial fueotorgado por CONAF, la Universidad de La Serena y la Universidad Austral de Chile enValdivia. Se reconoce y se agradece el apoyo otorgado por estas instituciones, así comotambién los esfuerzos de las muchas personas involucradas en asegurar una conclusiónexitosa del proyecto. Los autores agradecen a Rosa Zamora y a Edmundo González por latraducción de este artículo de ingles a español.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASAdams, R., Dunn, S.M., Lunn, R., Mackay, R. y OCallaghan, J.R. 1995. Assessing the performance of the NELUP hydrological models for river basin planning. J. Environmental Planning and Management, 38(1),53-76.Bathurst, J.C., Kilsby, C. y White, S. 1996. Modelling the impacts of climate and land-use change on basin hydrology and soil erosion in Mediterranean Europe. En: Mediterranean Desertification and Land Use, C.J. Brandt y J.B. Thornes (eds.), Wiley, Chichester, UK, 355-387.Birkinshaw, S.J., Ewen, J. y Parkin, G. 1998. Modelling nitrate transport using SHETRAN in the Slapton Wood catchment, South Devon. En: Hydrology in a Changing Environment Vol. II, H. Wheater y C. Kirby (eds.), Wiley, Chichester, UK, 109-120.
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