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Ricardo Schmalbach R

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Ricardo Schmalbach tiene como vocación el cuidado del ambiente, buscando siempre soluciones creativas e innovadoras, comprometidas con una ambiente sano. Es un Biólogo Marino con 24 años de experiencia en el control de erosión en costas y riberas. Preocupado por motivar a la acción para preservar el ambiente informa en esta página sobre los estudios y preocupaciones de los asociados a IECAIberoamerica

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IX CICES Y II ISI

Publicado en Noticias

IX Congreso Iberoamericano de Control de Erosión y Sedimentos y

 II Congreso Iberoamericano de Sedimentos y Ecología

 

IECAIBEROAMERICA, (Asociación Iberoamericana para el Control de la Erosión y Sedimentos) , la Universidad de Chile e ISI UNESCO se unen en esta ocasión para realizar el IX Congreso sobre Control de Erosión y Sedimentos (IX CICES)  y II Congreso Iberoamericano de Sedimentos y Ecologia,  (II ISI) en Septiembre de 2018 en la ciudad de Santiago de Chile .

 

Deseamos promover una actitud preventiva y generar conocimiento para remediar los problemas de  erosión y sedimentos.  En la situación actual de cambio climático, y que específicamente se evidencia por  los desastres ocurridos recientemente en nuestro continente.

 

Nuestra visión será multidisciplinaria permitiendo así una aproximación más certera a la problemática, soluciones y  compromiso con el ambiente y su protección.

Le invitamos a relacionarse con profesionales, empresas de la industria y sus experiencias, al igual que investigadores, académicos e instituciones, en este encuentro en  Santiago de Chile.

 

Envíenos el abstracts de su experiencia o investigación antes del 15 de marzo  y participe como conferencista en nuestro evento que será realizado en el Hotel Sheraton de Santiango de Chile los dìas 26,27,28 y 29 de septiembre de 2018, con cursos precongreso el dìa 25.

 

Las ponencias serán de dos tipos:

Ø  Socialización de un trabajo investigativo en curso o terminado cuyos resultados han sido obtenidos.

Ø  Socialización de un caso exitoso de control de erosión realizado en los últimos 5 años.

 Las áreas temáticas son en procesos y control de:

·         Erosión Eólica

·         Erosión En Canales y Cursos de Agua

·         Erosión en Pendientes y Taludes

·         Erosión por Gravedad, Movimientos en Masa, Aluviones y Movimientos de Rocas

·         Erosión Costera

·         Erosión en Relaves Mineros

·         Erosión en Infraestructura (edificaciones, puentes, caminos de tierra, carreteras, vias ferreas, etc.)

·         Erosión Urbana y Paisajismo

·         Ecología y Sedimentos

·         Legislación en Torno a la Erosión y los Sedimentos

·         Otras áreas

 

 

Escríbase con anticipación y disfrute de tarifas especiales.

 

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Autor

Machado Charry, Jenny*; VillegasPalacio**, Clara; Loaiza Usuga, Juan**.

* Estudiante de Doctorado en Ingeniería – Recursos Hidráulicos. ** Profesor Asociado. Facultad de

 

Minas. Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín

 

I. PRESENTACIÓN

El siguiente trabajo corresponde a un avance teórico y metodológico del proyecto de Tesis Doctoral en ejecución denominado “Riesgo de pérdida del servicio ecosistémico intermedio de control de erosión por cambios en el capital natural del suelo. Caso de estudio: Cuenca de Riogrande, Departamento de Antioquia”, esta investigación pertenece al Programa CTI ejecutado por redes de Conocimiento COLCIENCIAS (Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación), titulado “Programa de investigación en la gestión del riesgo asociado con cambio climático y ambiental en cuencas hidrográficas”.

Para evaluar el riesgo de pérdida de un servicio ecosistémico, específicamente para este caso, un servicio prestado por el suelo como es el control de la erosión, se retoman dos campos de la investigación principales, los servicios ecosistémicos de regulación asociados al suelo y los modelos de riesgo por cambio ambiental, la información obtenida de estos campos, permite la espacialización de áreas en una cuenca de orden regional, con diferentes grados de riesgo futuro por pérdida del servicio ecosistémico. El servicio ecosistémico denominado “control de la erosión” requiere para su definición y evaluación el conocimiento del Capital Natural del suelo (CNS) y su cambio en el tiempo antropogénico y la evaluación del riesgo de pérdida del servicio es posible a partir de la información de la Vulnerabilidad del CNS, que determina las condiciones actuales para la provisión del servicio frente a amenazas asociadas al cambio ambiental tanto de origen exógeno como endógeno.

 

II. OBJETIVOS DEL TRABAJO

El objetivo central de esta investigación es evaluar espacial y temporalmente el riesgo de la pérdida del servicio ecosistémico intermedio del control de la erosión hídrica, asociado a cambios en las coberturas. Para su consecución se trazaron cuatro objetivos específicos:

OE1: Construir un marco conceptual que permita la definición del control de la erosión como un servicio ecosistémico intermedio de regulación a partir del concepto de capital natural de los suelos y su vulnerabilidad. OE2: Elaborar un marco conceptual y metodológico para la evaluación del riesgo de pérdida del servicio ecosistémico intermedio de control de erosión válido para cuencas andinas.

OE3: Caracterizar el capital natural de los suelos en la zona de estudio en función de sus características físicas y químicas que determinan su vulnerabilidad frente a los cambios en las coberturas.

OE4: Evaluar la vulnerabilidad resultante del capital natural suelo en la zona de estudio a partir de los cambios de las coberturas.

OE5: Evaluar el riesgo de deterioro o pérdida del servicio ecosistémicos del control de erosión a partir de la vulnerabilidad del capital natural actual, bajo diferentes escenarios de cambios en las coberturas.

III. MARCO TEÓRICO

Con una mirada sistémica sobre la degradación de suelos por erosión, Nachtergaele et al. (2009) abordan el tipo de relación que existe entre los servicios ecosistémicos y la degradación de tierras, definiendo esta última como “la reducción de la capacidad de la tierra para proveer bienes y servicios ecosistémicos y asegurar sus funciones sobre un periodo de tiempo para sus beneficiarios”. Así dentro del grupo de los servicios de regulación provistos por los suelos, se encuentra el control de la erosión, la regulación del clima, la regulación hídrica, la regulación de gases y la regulación de la calidad del agua (Wallace 2007; Haygarth y Ritz 2009; Guerra et al. 2014), los cuales pueden verse amenazados por fenómenos derivados del cambio ambiental, y que a su vez potencialmente afectan de manera negativa la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas (Robinson, et al, 2013; Collins et al, 2012; Dominati, et al., 2010).

Con el fin de diseñar programas de gestión y manejo del ecosistema suelo que prevengan la pérdida o deterioro de tales servicios se hace necesario conocer dos aspectos fundamentales. En primer lugar es necesario conocer los posibles escenarios de cambio ambiental que afectan el capital natural como son los asociados a los diferentes usos de los suelos con las respectivas modificaciones en las coberturas de la tierra (Burkhard et al., 2012; van Oudenhoven et al., 2012; Collins et al., 2011), llevando en últimas a la degradación o pérdida de servicios ecosistémicos con las consecuentes disminuciones de bienestar en los sistemas sociales (Füssel, 2007; Metzger et al., 2006; Olmos, 2001; Blaikie, 1996). El segundo aspecto, parte de la necesidad de definir indicadores ecológicos espacio – temporales con base en la evolución del CNS, que puedan evaluar el riesgo de pérdida o degradación en la provisión de los servicios provistos por los suelos, de tal forma que permitan diseñar políticas de manejo acordes con dicho riesgo (van Oudenhoven et al., 2012; Burkhard et al., 2010).

IV. ESTADO DE LA INVESTIGACIÓN

A continuación presenta el avance de la investigación específicamente en los dos primeros objetivos, que buscan definir marcos conceptuales relacionados a: Capital Natural del Suelo (CNS), servicios ecosistémico de regulación (SER), servicio ecosistémico de regulación de control de la erosión (SERCE) y vulnerabilidad del capital natural del suelo (VCNS), las definiciones presentadas a continuación son adaptadas a partir de los desarrollos teóricos actuales, que permiten posteriormente su uso para el desarrollo del marco conceptual de riesgo por perdida del SERCE. Finalmente se presenta un avance de la investigación referente a un marco metodológico para la evaluación del riesgo de pérdida del servicio ecosistémico intermedio de control de erosión, válido para cuencas de media montaña utilizando como caso de estudio la cuenca de Riogrande en el departamento de Antioquia.

 

1. Servicio Ecosistémico de Regulación de Control de la erosión (SERCE):

De acuerdo a Fisher (2009), los servicios ecosistémicos son los aspectos y características de un ecosistema que producen de forma activa o pasiva bienestar humano. Para este trabajo se retoma este marco conceptual el cual define dos características de los SE, primero son fenómenos ecológicos y segundo no tienen que ser utilizados directamente por el hombre, e incluyen la organización y estructura de los ecosistemas. En esta línea, es importante aclarar, que los procesos ecosistémicos son las interacciones (eventos, reacciones u operaciones) entre los elementos bióticos y abióticos de los ecosistemas que dan lugar a un resultado definitivo y donde, en términos generales, estos procesos implican la transferencia de energía y materiales, y mientras los elementos de los ecosistemas (bióticos y abióticos) son generalmente entidades tangibles descritos en términos de cantidad, los procesos son las operaciones y las reacciones que se describen en términos de tasas, de manera que mientras los procesos aseguran el funcionamiento del ecosistema, los servicios son los flujos derivados de los procesos (Wallace, 2007).

Siguiendo el llamado que hizo Daily (1997) sobre la importancia de caracterizar los servicios ecosistémicos proporcionados por los suelos (SES) y estudiar las interrelaciones entre ellos, Robinson et al. (2009) y Dominati et al. (2010), aportaron un enfoque muy importante a partir de diferenciar entre procesos y servicios ecosistémicos del suelo, vincularon éstos de manera integral a la base del conocimiento del capital natural del suelo (CNS).

Para este este trabajo, y retomando los avances de estos autores y otros se define CNS como los flujos constantes de energía y materiales que a partir de procesos físicos, químicos y biológicos permiten la formación de nuevo suelo, determinando i) las existencias de suelos, con sus respectivas propiedades inherentes y manejables, ii) los procesos de soporte que aseguran el funcionamiento del ecosistema, iii) la respuesta de este frente a procesos de degradación, y iv) la capacidad del suelo para proveerservicios ecosistémicos requeridos para un uso específico de la tierra (adaptado de Wallace, 2007; Palm et al., 2007; Dominati et al., 2010; Braat y de Groot, 2012; Robinson et al., 2013, Dickie, 2014; Hewitt et al., 2015).

A partir del enfoque de “Calidad del suelo” (USDA y NRCS 1999, 2001) se puede evaluar con el uso de indicadores físicos, químicos y biológicos del mismo, cuándo un tipo de suelo es más o menos vulnerable frente a un cambio. Sin embargo, dado que nuestro propósito es integrar estos conceptos al enfoque de CNS y SE es necesario considerar dos aspectos, primero el conocimiento de los tipos de propiedades del CNS que permiten caracterizarlo y cuantificarlo y el segundo es la evolución de éste en el tiempo, lo que definirá su vulnerabilidad y por ende su capacidad de prestación de servicios.

Con respecto al conocimiento de los tipos de propiedades del CNS, estudios anteriores han reconocido dos tipos de propiedades del CNS: las propiedades inherentes y las propiedades dinámicas o manejables (USDA y NRCS 2008; Robinson et al., 2009; Dominati et al. 2010; Samarasinghe et al. 2013). Las propiedades inherentes son inalterables porque no cambian considerablemente con el uso del suelo (por ejemplo: la textura, el tipo de arcilla, la mineralogía) y proporcionan un indicador del estado de las reservas de capital natural del suelo en un momento dado en el tiempo, y están en función de los factores formadores de los suelos.

Las propiedades dinámicas o manejables son aquellas que pueden cambiar con el uso o a través de las condiciones ambientales (por ejemplo: el contenido de materia orgánica, la actividad biológica, contenido de carbón estabilidad de los agregados, la infiltración, la fertilidad del suelo, la porosidad, la densidad aparente, la temperatura). Aunque varias propiedades dinámicas del suelo son evaluadas por los levantamientos de suelo, el efecto del uso del suelo sobre estas propiedades no se ha evaluado, ignorando la evolución en el tiempo del CNS (USDA y NRCS 2008; Hewitt et al. 2015).

Así mismo, Robinson et al. (2013), diferencian dos tipos de servicios ecosistémicos de los suelos, los servicios ecosistémicos intermedios (SEI), basados en la estructura y los procesos del capital natural, que incluyen los servicios de soporte y regulación, y que no tienen un beneficio directo reconocido a la antropósfera, y los servicios ecosistémicos finales (SEF), como son los de provisión y culturales, que proveen beneficios a los grupos sociales para ser disfrutados, consumidos o utilizados en pro de su bienestar (Boyd y Banzhaf 2007; Fisher et al. 2009).

Una vez comprendido que los servicios ecosistémicos asociados al CNS, son los flujos derivados del funcionamiento CNS, revisemos como se definen los servicios de regulación y para ello encontramos que los servicios de regulación inicialmente fueron definidos inicialmente por De Groot (2002) como las “funciones de regulación” haciendo referencia a la capacidad de los ecosistemas para regular los procesos ecológicos esenciales y los sistemas de soporte de vida a través de ciclos biogeoquímicos y otros procesos de la biosfera, así como de mantener la salud de ecosistema. Posteriormente el MEA (2005) y el TEBB (2010) definen los servicios de regulación como los beneficios que obtienen las personas de los procesos de regulación de los ecosistemas que se relacionan con la capacidad del ecosistema de autorregulase, absorber las emisiones humanas, reciclarlas y permanecer estables, proporcionando las condiciones necesarias para la prestación de otros servicios.

Para este estudio se define, retomando estos avances conceptuales, el concepto de servicios de regulación del suelo (SRS), como los servicios que están basados en la estructura y los procesos del capital natural del suelo, que permiten al ecosistema autorregulase y permanecer estables, proporcionando las condiciones necesarias para la prestación de otros servicios y además que no tienen un beneficio directo a la antropósfera (adaptado de Robinson et al, 2013; MEA, 2005; TEEB, 2010).

 

Existen diferentes tipos de clasificación para los de servicios de regulación de los suelos (SRS) que depende del marco conceptual utilizado por diferentes autores y el objeto de la investigación, por ejemplo, para los suelos y usos de la tierra en el Reino Unido Haygarth y Ritz (2009), definieron los servicios de regulación del suelo como la calidad del agua, la regulación del suministro de agua, la regulación de gases, la regulación del clima y el control de la erosión, los cuales fueron retomados por la clasificación del MEA (2005) pero adaptados a nivel nacional. Mientras que autores como Dominati et al. (2010) con un enfoque más integral para el manejo del suelo, definen los siguientes servicios de regulación: mitigación de inundaciones, filtración de nutrientes, control biológico de plagas y enfermedades, reciclaje de residuos y desintoxicación, almacenamiento de carbono y regulación de gases como N2O y CH4.

 

Jónsson et al. (2016) realizaron una revisión de los autores que han trabajado directamente o mencionado en sus investigaciones los SES, con base en 4 cuatro criterios 1) la relación entre el capital natural del suelo y los SES, 2) clasificación de los diferentes servicios; 3) los potenciales beneficiarios de los SES y 4) la forma de valorar económicamente los beneficios. Y concluye que algunos de los marcos pueden cumplir con hasta tres de los criterios (Daily et al., 1997; Dominati et al, 2010), por lo tanto quedan cortos para valorar los SES de manera holística, además los marcos revisados fueron creados con diferentes objetivos específicos, por ejemplo, mirando a la gestión escenarios (Andrews et al., 2004), la importancia de la fauna del suelo en lo SES (Barrios, 2007; Lavelle et al., 2006), y las funciones de SE en el contexto de la producción agrícola (Sandhu et al, 2010; Swinton et al., 2007; Zhang et al., 2007).

Es así que para algunos autores el servicio ecosistémico de los suelos denominado como “control de la erosión”, es mencionado por ejemplo por Wall et al. (2004), a partir del papel especifico de la biota en éste; Haygarth y Ritz (2009), con una mirada hacia la función de retención suelo dentro de un ecosistema; Lavelle et al. (2006) desde la función de los invertebrados en la creación de rugosidades en la superficie del suelo y de estructuras biogénicas. En algunos marcos conceptuales este servicio es nombrado como “prevención de la erosión” (TEEB, 2010), o “regulación de la erosión” MEA (2005) desde la mirada del uso de la tierra y de manejo del cultivo que incrementa la degradación de los suelos, o como “retención de suelos” por Zhang et al. (2007) dando énfasis en la importancia del mantenimiento de la estructura del suelo para el manteniendo los nutrientes en su lugar y disponible para los cultivos, o como una categoría asociada a la regulación de flujos para la estabilización y el control de las tasas de erosión (HainesYoung et al., 2013).

Con una mirada de la valoración económica de los suelos, Jónsson et al. (2016) retoma los servicios definidos por Dominati et al. (2010) y para el caso del control de la erosión que es nuestro servicio de interés, queda incluido dentro del denominado control hidrológico el cual está definido como la regulación de la escorrentía del agua a través de su almacenamiento y retención, el cual disminuye el impacto de las inundaciones, la sequía y la erosión.

 

Por esta razón, desde el enfoque del marco conceptual del CNS y SE esta investigación requiere de un concepto más integral del servicio de control de la erosión, y por tal motivo para este trabajo se presenta la siguiente definición preliminar, encontrando que el servicio ecosistémico de regulación de control de la erosión (SERCE) es un servicio ecosistémico intermedio que depende del mantenimiento y funcionamiento de la estructura del CNS, determinado por el estado de las propiedades inherentes y dinámicas de éste y que permite la retención de suelos bajo los diferentes usos de la tierra, la disminución de la degradación de suelos por erosión y la prestación de otros servicios como los de provisión y culturales que son aprovechados directamente por el hombre.

Finalmente con base en este desarrollo conceptual, proponemos en la Figura 1 un esquema para representar la interrelación existente entre el CNS y la provisión de SERCE, al sistema social bajo el enfoque de cascada, y el cual muestra los diferentes vínculos entre el ámbito ecológico y social, mostrando cómo a partir del funcionamientodel CNS, éste se traduce en la oferta de SE, diferenciando los Servicios ecosistémicos intermedios (SEI) de los servicios ecosistémicos finales (SEF), que resultan desde el ámbito social, cómo los sistemas sociales aprovechan los SE para la satisfacción de necesidades. También se observa la incidencia sobre el CNS de la captura de dichos beneficios lo cual le confiere un carácter dinámico al análisis ya que implica la evaluación de cómo las acciones humanas influyen en las propiedades del CNS en el tiempo.

1. Riesgo de Pérdida del Servicio Ecosistémico de Regulación de Control de la Erosión (SERCE)

Para evaluar el riesgo de pérdida del SERCE, debemos comprender el concepto de riesgo y para ello partimos del modelo conceptual de Cardona (2006), donde el riesgo es función de dos variables: la amenaza Ai, entendida como la probabilidad de que un suceso con intensidad mayor o igual a i se presente durante un periodo de tiempo t, y la vulnerabilidad Ve, entendida como la predisposición intrínseca de un elemento e a ser afectado, o de ser susceptible a sufrir un daño ante la ocurrencia de un suceso con intensidad i, así:

Riet = F (Ai,Ve)t

Dentro de esta ecuación, la amenaza se entiende como un evento físico potencialmente dañino (EIRD, 2009) cuya calificación y grado de peligrosidad está determinada por la exposición de los elementos en condiciones de vulnerabilidad dentro de su área de afectación o incidencia (Narváez et al., 2009).

Las amenazas dentro del enfoque de los servicios ecosistémicos corresponden a los posibles escenarios de cambio ambiental, el cual es definido como el resultado de las consecuencias directas e indirectas no solo del cambio climático sino de las actividades humanas (Gardi et al., 2014; Millennium Ecosystem Assessment; 2005; Steffen et al., 2005), generando cambios de orden exógenos (i.e. cambio climático) o endógenos (i.e. cambio en los usos del suelo), estos últimos con las respectivas modificaciones en las coberturas vegetales (Collins et al. 2011 Burkh;ard et al. 2012; Van Oudenhoven et al. 2012).

Para la presente investigación, la amenaza a la cual está enfrentado el CNS está dada por la transición en las coberturas de la tierra, lo que conlleva entonces a evaluar la vulnerabilidad del CNS frente a la dinámica de dichas coberturas, en un tiempo antropogénico estimado y para un espacio específico. Diversos autores han presentado diferentes conceptualizaciones y terminologías sobre el concepto de vulnerabilidad, especialmente en las investigaciones dirigidas al cambio climático global, para diferentes contextos sociales y ambientales y a diferentes escalas, utilizando generalmente los términos de exposición, sensibilidad, capacidad de adaptación, potencial de impacto y resiliencia, para luego involucrarlos como variables o factores de la vulnerabilidad de los sistemas socioecológicos potencialmente afectados (Adger, 2006; Füssel, 2007; Metzger et al., 2005; Turner et al., 2003). Metzger et al. (2006) definen la vulnerabilidad ecosistémica como el grado en que un servicio ambiental es sensible al cambio global y De Lange et al. (2010), como el potencial de un ecosistema para responder ante un vector de cambio en un determinado tiempo y espacio.

En línea con lo anterior, pero en el contexto del análisis del SERCE, se define la vulnerabilidad del capital natural del suelo (VCNS) como la capacidad del CNS, para garantizar su funcionamiento y la prestación de servicios ecosistémicos, frente a las amenazas asociadas al cambio ambiental. Dicha capacidad de respuesta está en función de sus propiedades inherentes y dinámicas, y de los cambios del cambio en el uso del suelo para un espacio y tiempo determinado (adaptado de Metzger, 2006; De Lange et al., 2010; Turner, 2010, Gunderson et al, 2002).

De esta forma para un análisis de riesgo de pérdida de un servicio ecosistémico se requiere comprender cómo diferentes tipos y niveles de amenaza inciden sobre la vulnerabilidad del capital natural del suelo (VCNS), y para ellos es indispensable cuantificar las reservas del capital natural para determinar sus transformaciones en el tiempo y su capacidad para la prestación de servicios a sistemas sociales para un periodo dado.

Con respecto a las transformación el CN en el tiempo, Robinson et al. (2012) señalan que el CNS se puede transformar en escalas de tiempo antropogénicas generando cambios de estado del mismo y determinando a su vez cambios en los servicios ecosistémicos ofrecidos por él (Robinson et al., 2012). Definiendo los estados posibles del CNS:

(i) El estado “inherente” que podría pensarse como un estado no perturbado, cuando no ha habido cambios en las características de usos y coberturas de la tierra que hayan inducido a modificaciones en las propiedades dinámicas del capital natural suelo,

(ii) El estado “actual” correspondiente al estado real o presente, tras los cambios de los usos y las coberturas de la tierra en un tiempo dado que generan cambios en las propiedades dinámicas del CNS y uso del suelo.

(iii) El Estado futuro o alcanzable que hace una proyección del CNS bajo diferentes escenarios de uso y cobertura con sus consecuentes cambios en las propiedades dinámicas. De esta forma, los cambios de estado responden a la respuesta de las propiedades dinámicas de dicho capital por la actividad antropogénica y determinan el incremento o la pérdida de los servicios ecosistémicos.

En línea con lo anterior y considerando los estados del CNS definidos por Robinson et al (2012) se pueden definir dos tipos de vulnerabilidad del CNS como se presenta en la Figura 2.

i) La vulnerabilidad inherente está asociada con el estado inherente del CNS en donde las propiedades dinámicas no han sido modificadas por cambios en las coberturas vegetales y uso del suelo.

ii) La vulnerabilidad actual del CNS corresponde al estado actual del capital natural posterior a los cambios de las coberturas vegetales y uso en el tiempo y que se refleja en las propiedades dinámicas del CNS.

2. Marco metodológico para la evaluación del riesgo de pérdida del servicio ecosistémico intermedio de control de erosión.

Actualmente, algunos trabajos han evolucionado tanto en la evaluación como en el mapeo del SE del suelos, con respecto al SE de control de la erosión, autores como Fuet al. (2011), proponen para la meseta de la China un indicador del Servicio de Control de la erosión a partir de la Ecuación Universal de Pérdida del Suelo (USLE, Wischmeier y Smith, 1965); Guerra et al. (2014, 2016) van más allá para el caso de la municipalidad de Portel en Portugal, y en los países europeos del Mediterráneo, incorporando los conceptos la provisión actual del servicio ecosistémico y la capacidad de provisión del servicio, en función de la identificación del impacto estructural del suelo y el impactomitigado utilizando también la Ecuación Universal de Pérdida del Suelo. Más recientemente Hewit (2015) hizo la evaluación del CNS para 5 servicios asociados con la filtración de nutrientes para la cuenca de Wairarapa en Nueva Zelanda, basado en los principios de la evaluación de tierras (FAO, 1976), donde se definen valores de referencia que se derivan a partir de una curva de respuesta de la prestación del servicio a poblaciones de suelo para un uso específico del suelo y Jones et al. (2016) muestra las diferentes interrelaciones entre los atributos del CNS para la prestación del servicio de aprovisionamiento del cultivo de maíz.

Si el CNS es un activo natural, el perfil del suelo (pedones) es considerado como la unidad básica de este activo (Hewit et al., 2015), es allí donde bajo diferentes usos del suelo se pueden evaluar sus propiedades que permitan diferenciar y establecer las relaciones entre ellas que determinen la vulnerabilidad inherente y actual de este. Por lo tanto, para lograr avanzar en modelos de riesgo que permitan estimar la probabilidad de pérdida de dicho servicio para una cuenca hidrográfica con diferentes tipos de suelo, se presenta a continuación una propuesta para evaluar el cambio del servicio en el tiempo, a partir de cinco etapas metodológicas, con base en el conocimiento de las reservas del CNS y su vulnerabilidad y que actualmente se está llevando a cabo en la cuenca de Riogrande en el departamento de Antioquia:

Etapa 1. Evaluación de la Vulnerabilidad actual (Va). Se lleva a cabo a partir del conocimiento del CNS y de sus propiedades inherentes y dinámicas mediante el levantamiento de los perfiles tipo bajo las transiciones de cobertura más representativas para cada tipo de suelo. Por ejemplo, zonas donde siempre ha habido bosque, zonas que han pasado de bosque a pasto y zonas que han pasado de bosque a cultivos.

La descripción de los perfiles se realiza de acuerdo con el “Soil Survey Manual” (Soil Survey Division Staff, 1993), y la clasificación taxonómica de acuerdo con “Key to Soil Taxonomy” (USDA y NRCS, 2014), teniendo como principal criterio la relación suelo – relieve (USDA y NRCS, 2014). Cuando las propiedades dinámicas de orden físico, químico e hidrológico son obtenidas bajo las transiciones de cobertura evaluadas se asume que son un indicador de la vulnerabilidad actual del CNS frente a procesos que inciden en el control de la erosión. Dentro de estas propiedades dinámicas se pueden considerar contenido de materia orgánica, pH, densidad aparente, estabilidad de agregados, contenido de humedad, retención de humedad, infiltración, la conductividad hidráulica y resistencia a la penetración ( Pla I Sentis, 2010 a; Pla I Sentis, 2010 b; Richter et al. 2011, Adhikari et al, 2016; Palm, 2007; Gugino et al, 2009).  A continuación se muestran los procedimientos de laboratorio utilizados para el análisis de las muestras de suelo de los perfiles tipo para la zona de estudio.

Metodologías de laboratorio utilizadas para el análisis de muestra

Etapa 2. Elaboración de un mapa de erosión observada (Eobs): Por medio de la construcción de un mapa de procesos erosivos actuales, elaborado a partir de la utilización de sensores remotos, se identifican las zonas críticas afectadas por el fenómeno de erosión hídrica. Estas zonas deben ser validadas mediante un análisis temporal del fenómeno utilizando el mismo sensor remoto, validado mediante un trabajo de campo, que permitirá chequear estas áreas críticas por procesos erosivos. Esta fase arrojará como resultado un mapa de procesos erosivos para la cuenca con diferentes grados de erosión hídrica observada (Eobs).

Etapa 3. Elaboración de un mapa de erosión futura teórica (Ef): Dado que la vulnerabilidad actual corresponde al conjunto de propiedades dinámicas del suelo asociadas a los cambios en las coberturas durante los últimos años, la información obtenida de la medición de dichas propiedades permite elaborar un mapa de erosión futura teórica, utilizando información de escenarios futuros de coberturas vegetales y de cambio climático/variabilidad climática (cambios de precipitación y temperatura).

Estas propiedades dinámicas actuales que reflejan la vulnerabilidad actual, alimentan modelos de erosión tanto de base física como empírica (el tipo de modelo se selecciona de acuerdo al tipo de información obtenida y la calidad de información secundaria), que permiten la representación cartográfica dentro de la cuenca de zonas con diferentes grados de erosión, de acuerdo a las tasas de erosión mínima y máxima.

Etapa 4. Construcción del mapa de cambio en el servicio ecosistémico intermedio del control de erosión, asociado a cambios en las coberturas de la tierra. A partir de la comparación entre el mapa de erosión observada (Eobs) y el mapa de erosión futura teórica (Ef) pueden identificarse tres tipos de zonas en la cuenca:

 

 Zonas donde la erosión futura teórica es mayor que la erosión observada (Ef > Eobs). En estas zonas podemos decir que habrá una pérdida del servicio intermedio de control de la erosión.

 Zonas donde el grado de erosión futura teórica es menor que el grado de erosión observada (Ef <Eobs) En estas zonas podemos hablar de la recuperación de servicio ecosistémico intermedio de control de la erosión.

 Zonas donde el grado de erosión futura teórica es igual que el grado de erosión observada (Ef = Eobs). En estas zonas el servicio ecosistémico de control de erosión permanece constante.

V. Aportes de la investigación a la toma de decisiones y a la investigación a los temas de la región.

Colombia es uno de los 196 países que se ha adherido a la Convención de Lucha contra la Desertificación y la Sequía (UNCCD), y en su Marco Normativo el Decreto Ley 2811 de 1974, especifica que el uso de los suelos debe realizarse de acuerdo con sus condiciones y factores constitutivos y que se debe determinar el uso potencial y clasificación de los suelos según los factores físicos, ecológicos, y socioeconómicos de la región. A partir de la Ley 461 del 4 de agosto de 1998, se le permitió al país generar políticas y acciones conducentes al control, recuperación, conservación y manejo de los suelos y tierras del país y surge el Protocolo Nacional de degradación de Suelos por Erosión (MAVT, et al., 2011), siendo el primer ejercicio de orden nacional para la caracterización del fenómeno de degradación por erosión. Sin embargo, el mismo protocolo menciona que hay vacíos actuales frente a la caracterización integral del fenómeno bajo diferentes escenarios de cambio ambiental con una mirada ecosistémica.

La anterior mirada, se suma a la Política para la Gestión Integral Ambiental del Suelo (GIAS) (MADS y UN, 2013), que destaca el papel que desempeñan los suelos, cumpliendo funciones y prestando servicios ecosistémicos vitales para la sociedad y el planeta, planteando de esta forma el objetivo específico de promover y fortalecer acciones de conservación y manejo sostenible de los suelos de manera que puedan cumplir sus funciones y servicios ecosistémicos.

Pocos estudios han relacionado las propiedades del suelo con los servicios ecosistémicos, ya que la mayoría de ellos carecen de un componente de suelo o este es poco definido o demasiado generalizado (Adhikari et al., 2016), en la mayoría de los estudios se utilizan variables proxy para modelar escenarios futuros del mapeo de los SES, como son los cambios de las coberturas y el uso del suelo, en lugar de utilizar información directa de la propiedades del suelo como esta investigación propone, con las cuales solo así es posible hacer una evaluación de la VCNS, lo que apuntaría a conocer mejor el grado de prestación de los servicios analizados.

 

 

 

 

VI. Bibliografía

ADHIKARI, K, y HARTEMINK A. 2016. “Linking Soils to Ecosystem Services — A Global Review.” Geoderma 262 (January): 101–11. doi:10.1016/j.geoderma.2015.08.009

ALMOROX, J., DE ANTONIO, R., SAA, A., CRUZ DIAZ, M. y GASCO, J. Métodos de estimación de la erosión Hídrica. Editorial Agrícola Española, S.A. MadridEspaña, 1994.

ADGER, W. N. 2006. “Vulnerability”. Global Environmental Change 16(3):268–281.

ANDREWS, S.S., KARLEN, D.L., CAMBARDELLA, C.A., 2004. “The soil management assessment framework: a quantitative soil quality evaluation method”. Soil Sci. Soc. Am. J. 68, 1945–1962.

BARRIOS, E. 2007. “Soil biota, ecosystem services y land productivity”. Ecological Economics 64(2):269–285.

BLAIKIE, P., CANNON, T., DAVIS, I. y WISNER, B. 1996. Vulnerabilidad. El entorno social, político, y económico de los desastres. Red de Estudios Sociales en Prevención de Desastres en América Latina. La RED. Editorial Tercer Mundo Editores. Colombia. 374 p.

BOYD, J., y S. BANZHAF. 2007. “What are ecosystem services? The need for standardized environmental accounting units”. Ecological Economics 63(23):616–626.

BURKHARD, B., F. KROLL, S. NEDKOV, y F. MÜLLER. 2012. “Mapping ecosystem service supply, demand and budgets”. Ecological Indicators 21:17–29.

BRAAT, L.C., y DE GROOT, R. 2012. “The ecosystem services agenda: bridging the worlds of natural science and economics, conservation and development, and public and private policy”. Ecosystem Services 1, 4–15. doi:10.1016/j.ecoser.2012.07.011

CARDONA, O., 2005. Midiendo lo inmedible. Recuperado 25/07/2016. On line in: http://www.desenredando.org/public/articulos/2007/articulos_omar/Midiendo_lo_inmedible_ODC_LaRed.p df

COLLINS, S. L., S. R. CARPENTER, S. M. SWINTON, D. E. ORENSTEIN, D. L. CHILDERS, T. L. GRAGSON, N. B. GRIMM, J. M. GROVE, S. L. HARLAN, J. P. KAYE, A. K. KNAPP, G. P. KOFINAS, J. J.MAGNUSON, W. H. MCDOWELL, J. M. MELACK, L. A. OGDEN, G. P. ROBERTSON, M. D. SMITH,AND A. C. WHITMER. 2011. “An integrated conceptual framework for longterm social–ecologicalresearch”. Frontiers in Ecology and the Environment 9(6):351–357.

COSTANZA, R., R. D’ARGE, R. DE GROOT, S. FARBER, M. GRASSO, B. HANNON, K. LIMBURG, S.NAEEM, R. V. O’NEILL, J. PARUELO, R. G. RASKIN, P. SUTTON, AND M. VAN DEN BELT. 1997. “The value of the world’s ecosystem services and natural capital”. Nature 387(6630):253–260.

DAILY, G.C., 1997. Nature's Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems. Island Press, Washington. 415 pag.

DE GROOT, R.S., ALKEMADE, R., BRAAT, L., HEIN, L., WILLEMEN, L., 2010. “Challenges in integrating the concept of ecosystem services and values in landscape planning, management and decision making”.Ecol. Complex. 7, 260–272. doi:10.1016/j.ecocom.2009.10.006

DE GROOT, R.S., WILSON, M.A., BOUMANS, R.M., 2002. “A typology for the classification, description and valuation of ecosystem functions, goods and services”. Ecol. Econ. 41, 393–408.

DICKIE, I., P. CRYLE, AND L. MASKELL. 2014. Developing the evidence base for a Natural Capital Asset Check: What characteristics should we understand in order to improve environmental appraisal and natural income accounts? UK National Ecosystem Assessment Recuperado 25/07/2016. On line in:http://uknea.unepwcmc.org/LinkClick.aspx?fileticket=ALFqJld0K8o%3d&tabid=82

DE LANGE, H. J., S. SALA, M. VIGHI, AND J. H. FABER. 2010. “Ecological vulnerability in risk assessment — A review and perspectives”. Science of The Total Environment 408(18):3871–3879.

DOMINATI, E., M. PATTERSON, AND A. MACKAY. 2010. “A framework for classifying and quantifying the natural capital and ecosystem services of soils”. Ecological Economics 69(9):1858–1868.

EIRD, 2009. Informe de evaluación global sobre la reducción del riesgo de desastres. Naciones Unidas,Ginebra, Suiza.

FISHER, B., TURNER, R.K., 2008. “Ecosystem services: classification for valuation”. Biol. Conserv. 141,1167–1169.

FISHER, B., TURNER, R.K., MORLING, P., 2009. “Defining and classifying ecosystem services for decision making”. Ecol. Econ. 68, 643–653. doi:10.1016/j.ecolecon.2008.09.014

FÜSSEL, H.M.,2007. “Vulnerability: A generally applicable conceptual framework for climate change research”. Glob. Environ. Change 17, 155–167. doi:10.1016/j.gloenvcha.2006.05.002

GARDI, C., ANGELINI, M., BARCELÓ, S., COMERMA, J., CRUZ GAISTARDO, C., ENCINA ROJAS, A., JONES, A., KRASILNIKOV, P., MENDONÇA SANTOS BREFIN, M.L., MONTANARELLA, L., MUNIZ UGARTE, O., SCHAD, P., VARA RODRÍGUEZ, M.I., VARGAS, R. (EDS), 2014. Atlas de suelos de América Latina y el Caribe. Comisión Europea Oficina de Publicaciones de la Unión Europea, L2995 Luxembourg, 176 p.

GUERRA, C. A., T. CORREIAPINTO,y M. METZGER. 2014. “Mapping Soil Erosion Prevention Using a Ecosystem Service Modeling Framework for Intergrated Land Management and Policy”. Ecosystems 17:878–889.

GUGINO, B. K., AND NEW YORK STATE COLLEGE OF AGRICULTURE AND LIFE SCIENCES. 2007. Cornell Soil Health Assessment Training Manual. Cornell University College of Agriculture and Life Sciences, Geneva, NY.

GUNDERSON, L., AND C. . HOLLING. 2002. Panarchy: Understanding Transformations in Human and Nature. Island Press. Washington, DC. 448 pag.

HAINESYOUNG, R., AND M. POTSCHIN. 2013. Common International Classification of Ecosystem Services (CICES): Consultation on Version 4. Recuperado 25/07/2016. On line in: https://www.cices.eu

HAYGARTH, P. M., AND K. RITZ. 2009. “The future of soils and land use in the UK: Soil systems for the provision of landbased ecosystem services”. Land Use Policy 26:S187–S197.

HEWITT, A., E. DOMINATI, T. WEBB, AND T. CUTHILL. 2015. “Soil natural capital quantification by the stock adequacy method”. Geoderma 241242:107–114.

JONES, L., L. NORTON, Z. AUSTIN, A.L. BROWNE, D. DONOVAN, B.A. EMMETT, Z.J GRABOWSKI, ET AL. 2016. “Stocks and Flows of Natural and HumanDerived Capital in Ecosystem Services.” Land Use Policy 52 (March): 151–62. doi:10.1016/j.landusepol.2015.12.014.

JÓNSSON, J. AND DAVÍÐSDÓTTIR D. 2016. “Classification and Valuation of Soil Ecosystem Services.” Agricultural Systems 145 (June): 24–38. doi:10.1016/j.agsy.2016.02.010.

LAVELLE, P., T. DECAËNS, M. AUBERT, S. BAROT, M. BLOUIN, F. BUREAU, P. MARGERIE, P. MORA, AND J.P. ROSSI. 2006. “Soil invertebrates and ecosystem services”. European Journal of Soil Biology 42:S3–S15.

MINISTERIO DE AMBIENTE VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. (MAVDT), INSTITUTO GEOGRÁFICO AUGUSTIN CODAZZI (IGAC) INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES (IDEAM). (2010). Protocolo para la identificación y evaluación de los procesos de degradación de suelos y tierras por erosión.

METZGER, M. J., M. D. A. ROUNSEVELL, L. ACOSTAMICHLIK,R. LEEMANS, y D. SCHRÖTER. 2006.“The vulnerability of ecosystem services to land use change. Agriculture”. Ecosystems & Environment 114(1):69–85. METZGER, M. J., R. LEEMANS, y D. SCHRÖTER. 2005. “A multidisciplinary multiscale framework for assessing vulnerabilities to global change”. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 7(4):253–267.

MILLENNIUM ECOSYSTEM ASSESSMENT. 2005. Ecosystems and Human Wellbeing: Synthesis. Island Press. Washington, DC. 155 pag.

NACHTERGAELE F, BIANCALANI R, BUNNING S. (2009). The Land Degradation Assessment in Drylands (LADA) project 2009. En ImErb R, Niino Y, Sombatpanit S, Biancalani R (Eds.) 2730/04/2009.RAP Publication 2009/16. Regional Office for Asia and the Pacific. FAO. Bangkok, Tailandia. pp. 715. www.fao.org/ docrep/012/i1067e/i1067e00.htm.

NARVÁEZ, L., LAVELL, A., PÉREZ ORTEGA, G., 2009. La Gestión del Riesgo de Desastres: un enfoque basado en procesos. Secretaría General de la Comunidad Andina. PREDECAN. Lima. 102p.

OLMOS, S., 2001. Vulnerability and Adaptation to Climate Change: Concepts, Issues, Assessment Methods. Climate Change Knowledge Network Foundation Paper. 20p. Recuperado 25/07/2016. On line in:http://www.start.org/Projects/AIACC_Project/meetings/Trieste_02/trieste_cd/Resource_Materials/CCKN.pdf

PALM, C., P. SANCHEZ, S. AHAMED, AND A. AWITI. 2007. SOILS: A Contemporary Perspective.Annual Review of Environment and Resources. The Earth Institute at Columbia University, Lamont Campus, Palisades, New York.35 pag.

PLA I SENTIS, I. 2010a. “Medición y evaluación de propiedades físicas de los suelos: dificultades y errores más frecuentes. I Propiedades mecánicas”. Revista Suelos Ecuatoriales. 40 (2): 75 93.

PLA I SENTIS, I. 2010b. “Medición y evaluación de propiedades físicas de los suelos: dificultades y errores más frecuentes. II Propiedades Hidrológicas”. Revista Suelos Ecuatoriales. 40 (2): 94 127.

PERROUX, K.M., AND I. WHITE. 1988. “Designs for disc permeameters”. Soil Sci. Soc. Am. J. 52:12051215.

RICHTER, D. DEB., A. R. BACON, L. M. MEGAN, C. J. RICHARDSON, S. S. ANDREWS, L. WEST, S.WILLS, S. BILLINGS, C. A. CAMBARDELLA, N. CAVALLARO, J. E. DEMEESTER, A. J.FRANZLUEBBERS, A. S. GRANDY, S. GRUNWALD, J. GRUVER, A. S. HARTSHORN, H. JANZEN, M.G. KRAMER, J. K. LADHA, K. LAJTHA, G. C. LILES, D. MARKEWITZ, P. J. MEGONIGAL, A. R.MERMUT, C. RASMUSSEN, D. A. ROBINSON, P. SMITH(PLA, 2010 A;PLA, 2010 B;, C. A. STILES, R.L. TATE, A. THOMPSON, A. J. TUGEL, H. VAN ES, D. YAALON, AND T. M. ZOBECK. 2011.Human–Soil Relations are Changing Rapidly: Proposals from SSSA’s CrossDivisional Soil Change Working Group. Soil Science Society of America Journal 75(6):2079.

ROBINSON, D. A., N. HOCKLEY, D. M. COOPER, B. A. EMMETT, A. M. KEITH, I. LEBRON, B.REYNOLDS, E. TIPPING, A. M. TYE, C. W. WATTS, W. R. WHALLEY, H. I. J. BLACK, G. P. WARREN,AND J. S. ROBINSON. 2013. “Natural capital and ecosystem services, developing an appropriate soils framework as a basis for valuation”. Soil Biology and Biochemistry 57:1023–1033.

ROBINSON, D. A., N. HOCKLEY, E. DOMINATI, I. LEBRON, K. M. SCOW, B. REYNOLDS, B. A.EMMETT, A. M. KEITH, L. W. DE JONGE, P. SCHJØNNING, P. MOLDRUP, S. B. JONES, AND M.TULLER. 2012. Natural Capital, “Ecosystem Services, and Soil Change: Why Soil Science Must Embrace an Ecosystems Approach”. Vadose Zone Journal 11(1):0.

ROBINSON, D. A., I. LEBRON, AND H. VEREECKEN. 2009. “On the Definition of the Natural Capital of Soils: A Framework for Description, Evaluation, and Monitoring”. Soil Science Society of America Journal 73(6):1904

SANDHU, H.S.,WRATTEN, S.D., CULLEN, R., 2010B. “The role of supporting ecosystem services in conventional and organic arable farmland”. Ecol. Complex. 7, 302–310.

SAMARASINGHE, O., S. GREENHALGH, É.T.VASELY, AND MANAAKI WHENUALANDCARERESEARCH NEW ZEALAND LTD. 2013. Looking at soils through the natural capital and ecosystem Manaaki Whenua Press. 37 pag.

STEFFEN, W.,SANDERSON, R.A., TYSON, P.D., JÄGER, J.,MATSON, P.A.,MOORE III, B.,OLDFIELD,F.,RICHARDSON, K.,SCHELLNHUBER, H.J.,TURNER, B.L.,WASSON, R.J. 2005. Global change and the earth system a planet under pressure. Springer, Berlin; New York. 346 pag.

SWINTON, S. M., F. LUPI, G. P. ROBERTSON, AND S. K. HAMILTON. 2007. “Ecosystem services and agriculture: Cultivating agricultural ecosystems for diverse benefits”. Ecological Economics 64(2):245–252.

SOIL SURVEY DIVISION STAFF. 1993. soil survey manual. Soil Conservation Service. U.S. Department of Agriculture.

TURNER II, B. L. 2010. “Vulnerability and resilience: Coalescing or paralleling approaches forsustainability science? Global Environmental Change 20(4):570–576.

UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE (USDA), AND NATURAL RESOURCES CONSERVATION SERVICE (NRCS). 1999. Soil Quality Test Kit Guide.

UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE (USDA), AND NATURAL RESOURCES CONSERVATION SERVICE (NRCS). 2001. Guidelines for Soil Quality Assessment in Conservation Planning.

UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE (USDA), AND NATURAL RESOURCES CONSERVATION SERVICE (NRCS). 2008. Soil Quality Physical Indicators: Selecting Dynamic Soil Properties to Assess Soil Function.

UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE (USDA), AND NATURAL RESOURCESCONSERVATION SERVICE (NRCS). 2014. Keys to Soil Taxonomy. Twelfth Edition.

VAN OUDENHOVEN, A.P.E., PETZ, K., ALKEMADE, R., HEIN, L., DE GROOT, R.S., 2012. “Framework for systematic indicator selection to assess effects of land management on ecosystem services”. Ecol.Indic. 21, 110–122. doi:10.1016/j.ecolind.2012.01.012

TEEB, 2010. The Economics of Ecosystems and Biodiversity Ecological and Economic Foundations.Edited by Pushpam Kumar. Earthscan, London and Washington. Recuperado 25/07/2016. On line in:http://www.teebweb.org/ourpublications/teebstudyreports/ ecologicalandeconomicfoundations/#.Ujr1xH9mOG8

WALL, D.H., 2004. The need for understanding howbiodiversity and ecosystem functioning affect ecosystem services in soils and sediments. In: Wall, D.H. (Ed.), Sustaining Biodiversity and Ecosystem Services in Soil and Sediments. Island Press, Washington.

WALLACE, K. J. 2007. “Classification of ecosystem services: Problems and solutions”. Biological Conservation 139(3–4):235–246.

ZHANG, W., T. H. RICKETTS, C. KREMEN, K. CARNEY, AND S. M. SWINTON. 2007.” Ecosystem services and disservices to agriculture”. Ecological Economics 64(2):253–260.

 

 

 

 

Páramos. Que valor tienen?

Publicado en Noticias

Autor: Ricardo Schmalbach

“Bachué, la madre de todo el pueblo Muisca, tejió una cuna para sus hijos con las hojas de Tybachaquyn: el frailejón”.

 

Los páramos son áreas de gran importancia para nuestro país,  áreas en el que la riqueza hídrica asegura nuestra vida. Sus condiciones dan origen al suelo húmico, debido a que las bajas temperaturas  producen una lenta descomposición. El ciclo vegetativo es continuo, la energía solar está distribuida de forma regular durante todo el año,  se  perciben fríos y húmedos, cubiertos de niebla y viento. En el día, se puede alternar el frio con neblina y lluvia, y en otros momentos cielo despejado y soleado. Las nevadas son frecuentes. Se producen ciclos diarios de congelación de la capa superficial del suelo en las mayores elevaciones y abundancia de plantas, entre las que sobresalen los frailejones (Espelatiae spp) y los colorados ( Polylepis spp).  .

Hay páramos secos (-precipitación oscila entre 623 y 1.196 mm)  Páramos húmedos ( precipitaciones entre 1.197 y 3.500 mm) páramos pluviales (precipitaciones superiores a 3.500 mm).

Sus condiciones llevan a producir un medio natural único: protege la biodiversidad, produce, captura y regula las aguas y su paisaje es excepcional.

De Colombia los páramos ocupan el 2,58% de la superficie total del país (1.142.748 km2) según estudio de páramos por  James Luteyn y Orlando Rangel.

Podemos dividir los páramos colombianos en:

Páramos del eje volcánico del sur

Páramos de la cordillera occidental

Páramos de la cordillera central

Páramos de la cordillera oriental.

Páramos de la Sierra Nevada de Santa Marta

Humboldt, Caldas y Mutis realizaron las primeras observaciones científicas acerca del paisaje paramuno, en páramos de los alrededores de Bogotá. Posteriormente, en 1958, José Cuatrecasas a través de  sus observaciones determinó ocho formaciones vegetales diferentes, definió los límites del páramo y lo subdividió en tres franjas:

Subpáramo, páramo propiamente dicho y superpáramo, en donde se han descrito 327 tipos de vegetación paramuna, entre matorrales, frailejonales, chuscales y pastizales.

 

Los páramos están en peligro, y la amenaza de su desaparición es latente, con  consecuencias terribles para nuestra comunidad, no solo por su función hídrica sino también el equilibrio general.

La principal amenaza es la ganadería, debido al pastoreo, el pisoteo y las quemas.  Por el pisoteo las macollas de pasto dominante (Calamagrostis effusa) se fraccionan. Las quemas causan la desaparición de la “necromasa” (hojas muertas de las macollas y de los frailejones), la biomasa disminuye y la parte “desnuda” del suelo, aumenta, lo que significa un cambio de humedad del suelo, un descenso considerable en la capacidad de retención de agua.  Pastos cortos, nativos o introducidos, van a reemplazar las macollas y aumentan ciertas especies que forman “alfombra” (como Acaena cylindristachya).

El cultivo tradicional de la papa (y otras especies) conduce al incremento de especies introducidas, y un descenso del número total de especies. Al incentivarse este tipo de uso de la tierra, los páramos tienden a volverse praderas, con cada vez menos frailejones y menos arbustos.

La destrucción de la capa vegetal y de humus, así como la utilización de pesticidas (y abonos químicos) pueden influenciar considerablemente la capacidad de retención de agua y la calidad del agua superficial e infiltrada.

Otro problema que está llevando a nuestras comunidades a unirse para evitarlo es la minería, tanto legal como ilegal, en nuestros páramos alrededor de Bogotá la comunidad se unió para evitar el daño por la  extracción de gravilla  que amenazaba con destruir la memoria histórica de la región, su fauna, flora y paisaje. Es así como la asociación para la defensa del patrimonio natural y cultural de Siecha- Asosiecha, compró la capilla de Siecha y la convirtió en símbolo de su patrimonio natural y cultural

 Ejemplos que nos llevan a pensar en cómo lograr restituir el equilibrio. Cómo hacer sostenible el ecosistema.

El pensamiento Muisca nos da una pista. La armonía y el significado dado a los páramos alrededor de Bogotá es fuente de inspiración para el hombre de hoy que se aleja de la naturaleza.  Los muiscas consideraban el páramo  como propiciador y regulador de las expresiones de Sie (el agua), además como espacio y medio para contactar  las fuerzas  orientadoras de los pensamientos, que se traducen en equilibrio con el suelo y su carácter sagrado.

En la actualidad, muchos son los ejemplos que tenemos del irrespeto a nuestros páramos, así recordamos el pantano de Martos, originalmente la laguna sagrada más grande de los Muiscas. En la búsqueda de productividad se dieron a la tarea de secar la laguna,  y la consecuencia es el actual sistema de canales con pantanos estacionales  rodeado de pajonales, lechos de musgo, frailejones, rosetales  y hacia los pies de la ladera, bosques enanos  del alto andino.

 

 

La preocupación reciente alrededor de los páramos es la introducción del  retamo espinoso,  originario de las sabanas secas del centro de Europa. Se introdujo en Bogotá hacia los años 50.  Las especies nativas se ven desplazadas puesto que no logran competir con la agresividad de esta planta, se transforma el paisaje en extensos matorrales enmarañados, excluyen especies nativas y se  incorpora elementos  patógenos del invasor.  Además se modifican las relaciones funcionales del ecosistema: modificación de las relaciones tróficas, los regímenes de disturbios, la interacción sustrato–planta-animal y la alteración de los servicios del ecosistema. (ver estado actual de especies introducidas en Instituto Humboldt).

Estos cambios que suscitamos deben llevar a reflexiones como: Qué es lo que nos gusta de nuestro paisaje? Qué debemos preservar? Estamos dispuestos a perder un paisaje tan único y especial como el páramo? Qué es lo bello que encontramos allí? Qué sabemos sobre los páramos? Por qué proteger las especies nativas?  Como puede afectar a nuestra salud? Cómo afecta al ecosistema? Está bien que cambie? Es mejor o peor el cambio?

El planeta está lleno de estos casos de cambios en el paisaje, en las especies, en los ecosistemas. Cambios que aceptamos en algún momento, y  ahora, reconsideramos por la pérdida de valores que sabemos… no recuperaremos nunca.

En esta región se distribuyen varias especies amenazadas: el Cóndor Andino (Vultur gryphus), la danta o tapir de montaña (Tapirus pinchaque), el oso de anteojos (Tremarctos ornatus), los venados (Pudu mephistophiles, Mazama rufina, M americana y Odocoileus virginianus), la boruga de páramo (Agouti taczanowskii), la guagua (Dinomys branickii) y el tigrillo (Leopardus tigrinus) (Muñoz et al. 2000).

El cambio en el uso de la tierra del páramo disminuye los recursos alimentarios de los animales herbívoros, nectarívoros-polinívoros,  y refugios para anfibios y mamíferos .

El páramo  tiene una historia evolutiva y geológica única en el planeta.  Qué queremos preservar?  Cuál es el uso que debemos animar en estas tierras? 

Mantener su paisaje puede llevar a la nueva amenaza del turismo?  Es el turismo una fuente de  recursos o una amenaza mayor?

La conciencia ambiental, la educación, y los valores que fomentamos pueden dar una respuesta clara hacia el camino que queremos con nuestros páramos. Pensar en ello con una actitud crítica que permita actuar consecuentemente sobre nuestro aprecio y respeto a la belleza que se ha logrado en nuestro mundo.

 

Bibliografía

 

http://catalogofloraaltamontana.eia.edu.co/especies/detalles/52

 http://biblovirtual.minambiente.gov.co:3000/DOCS/MEMORIA/MMA-0365/MMA-0365.pdf

http://paramoscolombianos1.blogspot.com.co/2016/02/descripcion.html

http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/000001/cap6.pdf

http://imeditores.com/banocc/paramos/cap4.htm

https://isfcolombia.uniandes.edu.co/images/documentos/paramoextinsion.pdf

Estado de conocimiento de especies invasoras. Instituto Humboldt

 

http://capilladesiecha.blogspot.com.co/

IX CICES CHILE

Publicado en Eventos Ieca Iberoamerica

 

 

 

 

En la situación actual de cambio climático, y específicamente por los desastres ocurridos recientemente en nuestro continente, nos llevan a desear promover la actitud preventiva y el conocimiento para remediar el control de erosión y sedimentos.

IECAIBEROMÉRICA, la Universidad de Chile e ISI UNESCO se unen en esta ocasión para realizará el IX Congreso sobre Control de Erosión y Sedimentos (IX CICES)  en Septiembre de 2018 en la ciudad de Santiago de Chile .

 

El objetivo de este encuentro es la acción multidisciplinaria en el aporte a la solución de  problemas de Erosión y Sedimentos.

 

Usted y su institución están convocados a ejercer un papel relevante en nuestro continente, por ello esperamos sus aportes en investigación, experiencias e interés  científico. Únase a un gran número de Investigadores, empresarios e instituciones presentes para clarificar las necesidades del sector en Iberoamérica, compartiendo su investigación.

 

 

Esperamos el abstracts de su investigación o experiencia al correo electrónico Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla. y permítanos lograr armonía con el medio ambiente  desde la actividad que usted desempeña

IX CICES

Publicado en Noticias

 

En la situación actual de cambio climático, y específicamente  los desastres ocurridos recientemente en nuestro continente, nos llevan a desear promover la actitud preventiva y el conocimiento para remediar el control de erosión y sedimentos.

IECAIBEROMÉRICA, la Universidad de Chile e ISI UNESCO se unen en esta ocasión para realizará el IX Congreso sobre Control de Erosión y Sedimentos (IX CICES)  en Septiembre de 2018 en la ciudad de Santiago de Chile .

 

El objetivo de este encuentro es la acción multidisciplinaria en el aporte a la solución de problemas de Erosión y Sedimentos.

 

 

Usted y su institución están convocados a ejercer un papel relevante en nuestro continente, por ello esperamos sus aportes en investigación, experiencias e interés científico. Únase a un gran número de Investigadores, empresarios e instituciones presentes para clarificar las necesidades del sector en Iberoamérica, compartiendo su investigación.

 

  

 La opinión pública se ha visto conmovida recientemente por noticias sobre una sucesión de aludes de gran magnitud en diversos países de América Latina (Argentina, Colombia, Perú, Chile), que han conducido a numerosas pérdidas de vidas y cuantiosas pérdidas materiales. Ante estos episodios ubicuos y recurrentes, el Capítulo Iberoamericano de la IECA ha desarrollado la siguiente visión del problema, con la idea de contribuir a formular una base conceptual sobre la cual definir acciones estratégicas realistas y eficaces para las zonas en peligro.

 

 

 

 

 

 

 Como frente a cualquier problema, debe partirse de un diagnóstico adecuado, es decir, se deben comprender cuáles son sus causas fundamentales.

En primer lugar, es necesario comprender que los aludes son fenómenos naturales. Tienen lugar debido a la acción de tormentas intensas y persistentes sobre terrenos de gran pendiente, las cuales generan condiciones de humedad en el suelo que lo tornan inestable y propenso a los deslizamientos. Una vez disparada la falla del terreno por deslizamiento, se conforma una mezcla entre el agua y el suelo, constituyéndose así un flujo de barros con una energía suficiente como para arrasar lo que encuentra a su paso.

 

 

En segundo lugar, debe enfatizarse que, como parte del Cambio Climático, se está verificando un aumento de la frecuencia de eventos extremos; en particular, de grandes tormentas. Esto puede estar produciendo un efecto acumulativo, ya que no da tiempo a que se regeneren condiciones suficientes de resistencia en el suelo (por ejemplo, a través del crecimiento de la vegetación) antes de que el terreno vuelva a ser azotado por otro temporal intenso. En este efecto incentivador está jugando la acción antrópica, ya que el Cambio Climático está influenciado por la emisión de gases de efecto invernadero generado por el desarrollo de la civilización humana.

En tercer lugar, el asentamiento de grandes núcleos poblacionales en terrenos propensos a la falla, a contramano de lo recomendable, conduce a un cambio de uso del suelo hacia el típico de zonas urbanas, con lo que se amplifica la probabilidad de falla.

En síntesis, los aludes se producen en zonas propensas a estos fenómenos naturales, y su probabilidad de ocurrencia se ha visto incrementada bajo la acción del Cambio Climático y las malas prácticas asociadas a la ocupación urbana.

 

A partir de este diagnóstico surge como primera conclusión obvia que deberían evitarse los asentamientos urbanos en zonas propensas a los aludes. Esto debería tomarse como una regla para evitar el desarrollo de nuevos asentamientos en zonas de peligro. Pero deja planteada la cuestión de qué hacer con los ya existentes, partiendo de la base de que no resulta en general realista formular grandes planes de relocalización hacia zonas menos riesgosas debido a las fuertes resistencias sociales y políticas, que en la práctica los tornan inviables.

Para encarar esta cuestión, resulta pertinente partir de la base de que cualquier tipo de emprendimiento territorial se hace bajo riesgo, ante una diversidad de amenazas potenciales (inundaciones, aludes, sequías, sismos, etc.). Lo que varía de un sitio a otro es la probabilidad de ocurrencia de cada una de esas amenazas. En otros términos, la gestión territorial pasa en gran medida por el manejo del riesgo.

El riesgo se maneja a través de la implementación de medidas estructurales y no estructurales cuyo objetivo es minimizar la pérdida de vidas, las pérdidas materiales y los trastornos al medio ambiente. En el caso de riesgos extremos, como los asociados a aludes, las medidas no estructurales son fundamentales, ya que el objetivo primordial es ahorrar vidas. En particular, la medida no estructural primaria debería ser la implementación de un sistema de alerta que permita una evacuación temprana eficiente. Para lograr este objetivo, ese sistema debe ir acompañado de un plan de educación comunitario que conduzca a la internalización de las consignas asociadas.

 

Una segunda medida no estructural relevante es la reglamentación del uso del suelo, de modo de evitar desmontes excesivos e innecesarios que incrementen la susceptibilidad del terreno a la erosión y la falla.

 

Las medidas estructurales apuntan en general a evitar o reducir los daños a propiedades a través de la construcción de obras. En el caso de terrenos sujetos a amenaza de deslizamiento, las obras principales destinadas a reducir el riesgo de falla deben apuntar a un manejo adecuado de los excedentes hídricos. Esto significa desarrollar un sistema de drenaje capaz de colectar el máximo posible de escorrentía y conducirla hacia zonas con capacidad de recepción. Como complemento, deberían implementarse diversos tratamientos a las distintas superficies del terreno (revegetación, protección con elementos naturales o sintéticos), de modo de generar una mayor capacidad de resistencia a la erosión. El diseño específico de las medidas de drenaje y protección depende de la zona, y deben surgir de un estudio de ingeniería.

Tanto para el caso de las medidas estructurales como para las no estructurales, desde el Capítulo Iberoamericano de la IECA se considera fundamental asegurar la creciente participación de profesionales especializados en la temática, quienes pueden aportar valiosas experiencias en el camino de la prevención y/o la mitigación. Así también se desea resaltar la importancia que posee la formación y capacitación permanente de los recursos humanos, tanto como la generación de eventos regionales que permitan llevar a cabo una eficiente difusión del estado del arte y su tendencia evolutiva a nivel mundial.

En síntesis, no existen soluciones para evitar aludes, sino medidas para reducir el riesgo de ocurrencia de aludes. Estas incluyen en primer lugar un adecuado sistema de alerta (para minimizar las pérdidas de vida), en segundo lugar un eficiente sistema de drenaje, y en tercer lugar medidas de protección de suelos frente a la erosión.

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Autores: 

A.N. Menéndez*, P.E. García, D. Menéndez Arán, E.A. Lecertúa, J.D. Barrientos, C. Campos, C. Cruz, G. Salerno*

INMAC S.A., Buenos Aires, Argentina *CPESC

RESUMEN

Se presenta una metodología de análisis para diseñar una obra de protección de margen de un río en la selva amazónica peruana (río Camisea), la cual sufrió un grave deslizamiento que puso en peligro un gasoducto. La obra consiste en una batería de espigones y un muro de gaviones. Se describe el estudio de evolución morfológica histórica basado en imágenes satelitales para efectuar proyecciones, el estudio hidrológico para establecer caudales de diseño, el estudio de modelación hidrodinámica para determinar las velocidades de corriente y el estudio de modelación sedimentológica/morfológica para establecer el diseño funcional de los espigones. Además, se presenta un análisis de la estabilidad de los espigones y de dimensionamiento de los delantales (protecciones al pie).

Palabras clave: Protección de márgenes, modelación hidrodinámica, modelación morfológica, estabilidad de obras, evolución morfológica

INTRODUCCIÓN

El 25 de marzo de 2015 se produjo un deslizamiento de la margen derecha del río Camisea, adyacente al gasoducto Malvinas – San Martín, en la selva amazónica peruana, que puso en riesgo la integridad del ducto (Figura 1).

En primer lugar se efectuó un diagnóstico preliminar. El río tiene un cauce mayor, que ocupa durante las crecidas, y un cauce menor, que discurre dentro del mayor siguiendo trayectorias que pueden cambiar luego de cada crecida significativa. Actualmente dicho cauce menor se recuesta sobre la margen derecha del río. Entonces, durante las crecidas por allí erogan los mayores caudales, generando altas velocidades de corriente. Estas producen tensiones de corte sobre la margen, las cuales generan procesos de socavación que, eventualmente, conducen a fallas masivas y/o deslizamientos.

En base a ese diagnóstico, se implementó una obra de protección temporaria de esa margen, consistente en un conjunto de espigones y un muro de gaviones. En paralelo, se ejecutó un estudio para reforzar o ajustar el diagnóstico, definir los parámetros hidráulicos de diseño de obras de protección, y ajustar y optimizar el diseño conceptual de esas obras. Para reforzar o ajustar el diagnóstico se llevó a cabo un análisis de la evolución morfológica del tramo del río Camisea en base a imágenes satelitales. Para definir los parámetros hidráulicos de diseño se efectuó una modelación hidrológica de la cuenca de aporte, y una modelación hidrodinámica del tramo del río afectado. Para ajustar y optimizar el diseño de las obras se implementó un modelo sedimentológico/morfológico, alimentado por el modelo hidrodinámico, con el que se definió el diseño funcional de los espigones de defensa, y se efectuó un análisis de estabilidad de los espigones de defensa.

 

En este trabajo se explican las metodologías de análisis empleada, se presentan las conclusiones obtenidas del estudio, y se describe la performance de la obra construida.

EVOLUCIÓN MORFOLÓGICA

Se utilizó como base imágenes satelitales correspondientes a distintos años, provenientes de diversas fuentes, a saber: Google Earth (GE), Landsat y tres imágenes de la zona de alta calidad provistas por PlusPetrol Peru Corp. S.A. (PPC). Se abarcó un período que se extiende entre diciembre de 1969 y agosto de 2015. A título ilustrativo, en la Figura 2 se muestran dos de las imágenes PPC.

Se generó una base de datos utilizando un GIS (Sistema de Información Geográfica), que permitió compatibilizar los datos obtenidos de cada una de las fuentes. Utilizando esa base de datos se procedió al trazado de las márgenes del río para cada imagen, diferenciando entre el cauce mayor del río (el que el río ocupa para grandes caudales) y las estructuras geomorfológicas que delimitan el cauce menor (barras de arena y bancos de material aluvional). La diferenciación entre ambas se basó en la presencia o no de vegetación, suponiendo que el flujo del agua sobre la planicie de inundación del río durante una crecida provoca la pérdida de la cobertura vegetal de envergadura, en especial si se repite año a año.

En primer lugar, de la comparación entre los cauces mayores correspondientes a dos fechas relativamente distantes (Figura 3a) se concluyó que, a gran escala, las geoformas se mantuvieron relativamente estables, en el sentido de que no ocurrieron desplazamientos significativos de los meandros en una dirección definida; a escala de mayor detalle se observan desplazamientos laterales moderados del cauce, y ensanchamientos y contracciones del cauce que pueden considerarse significativos. En segundo lugar se observó que entre los años 2010 y 2014 se contrajo el cauce mayor en la zona del extremo de aguas arriba del tramo de análisis, que había permanecido estable entre 2005 y 2010, mientras que entre los años 2005 y 2010 se expandió el cauce mayor en la zona-problema, que permaneció estable entre 2010 y 2014; además, en toda la década el cauce mayor permaneció estable en el tramo recto entre esas dos zonas, y también en el tramo recto de aguas abajo de la zona-problema (Figura 3b). En tercer lugar, de la comparación entre los cauces menores principales a lo largo de la última década surge que para el año 2005, en la zona del extremo de aguas arriba del tramo de análisis, el cauce menor principal tendía a recostarse sobre la margen izquierda, lo cual es compatible con el relleno de la margen derecha que se verifica en 2014; y que, para ese mismo año, en la zona-problema el cauce menor principal se recostaba sobre la margen derecha, lo cual es compatible con la erosión de esa margen que se verifica en 2014; además, para el año 2014 el cauce menor principal tendía a recostarse sobre margen derecha en ambas zonas, y en forma más definida en la zona-problema, lo cual es compatible con la falla por socavación que se verifica en marzo de 2015.


Si bien no es posible efectuar predicciones precisas sobre la futura evolución morfológica natural de la zona-problema, la interpretación histórica permitió identificar patrones que se consideraron indicios para efectuar proyecciones: (a) La estabilidad global de las geoformas actuales indicaría que no es de esperarse que haya cambios morfológicos capaces de disparar procesos erosivos de gran escala en la zona-problema; (b) la observación anterior se ve reafirmada por la estabilidad de largo plazo de los tramos rectos de aguas arriba y aguas abajo de la zona-problema, que actuarían como condicionantes de cambios morfológicos significativos en la zona-problema; (c) la ocurrencia de ensanches y posteriores estrechamientos del cauce mayor del río Camisea indicaría que no puede descartarse una disminución natural de la acción erosiva sobre la margen derecha en la zona-problema, que se manifestaría como un desplazamiento del cauce menor principal hacia la margen izquierda. Obviamente, debe tenerse en cuenta que lo expresado son sólo inferencias, pero que siempre es posible la ocurrencia de eventos inesperados (por no haber sido registrados en el período de observación) que puedan producir cambios de envergadura.

DESCRIPCIÓN DE LA OBRA

La obra consta de protecciones de márgenes con muro de gaviones y una batería de espigones también construida con gaviones. En este trabajo se analiza la batería de espigones.

Ante la emergencia se implementó una obra temporaria de este tipo, habiéndose definido su zona de emplazamiento, extensión y espaciamiento de espigones en base a criterio experto y conocimientos empíricos (Figura 4). Se implementaron dos tipos de espigones: tipo “A” (espigones 01, 04, 05, 06, 07 y 08), de 10 m de extensión, y tipo “B” (02 y 03), de 7.9 m de extensión, los cuales se esquematizan en la Figura 5. Las longitudes de delantal (D1A y D1B) son en ambos casos de 4m.

 

PARÁMETROS DE DISEÑO

Modelación hidrológica

Se llevó adelante una modelación hidrológica en base a la información hidrométrica y satelital existente, con lo cual se determinaron los caudales de diseño.

Se utilizó el software HEC-HMS1 desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros de los Estados Unidos (USACE). Para el preprocesamiento de los datos se ha utilizado el software HEC-GeoHMS2.

La región de estudio corresponde al río Camisea, que es un afluente del río Urubamba y se ubica en la región hidrográfica del Amazonas (Figura 6).


Para la determinación de las subcuencas y de sus características topográficas se utilizó un Modelo Digital del Terreno (MDT) basado en la misión SRTM. Las subcuencas y la red de drenaje obtenidas se muestran en la Figura 7.

1 http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/

2 http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-geohms/


Se encaró una simulación de eventos y agregada. Se seleccionó como método de pérdida el de Curva Número (CN) del Soil Conservation Service (SCS) y el método de transformación de precipitación en escorrentía del Hidrograma Unitario (UH) del SCS. La tormenta de diseño se representó a través del método del Bloque Alterno.

Para determinación de la tormenta de diseño se contó con las curvas Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF) de la estación Puerto Ocopa, que se encuentra situada a aproximadamente 160 km al noroeste de la confluencia del río Camisea con el río Urubamba (Figura 8). Dada su lejanía, se efectuó un análisis de la variación espacial de la precipitación utilizando información de la misión espacial TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission). En la Figura 8 se muestra la distribución espacial de la precipitación media anual para el período de la misión (12 años, desde 1998 hasta 2009). De ella surge que las precipitaciones anuales en la cuenca del Camisea son mayores al menos en un factor 2 a las de Puerto Ocopa. Se adoptó entonces como representativas de la cuenca del Camisea las curvas IDF de Puerto Ocopa con las intensidades amplificadas en un factor 1,5, es decir, algo menor al de las precipitaciones anuales ya que estas últimas representan valores medios mientras que las intensidades representan eventos.

El área, longitud y pendiente de cada subcuenca se obtuvo a través del procesamiento del MDT. El valor de CN fue seleccionado en función del tipo de suelo, cobertura y condición hidrológica. Se tomó CN = 75, valor que está en concordancia con estudios desarrollados en la región (CESEL Ingenieros, 2013), en donde CN varía de 70 a 79.

A título ilustrativo, la Figura 9 muestra los hidrogramas obtenidos para un período de retorno de 50 años. En la Figura 10 se presentan los caudales pico para distintos períodos de retorno.

 


Modelación hidrodinámica

Se utilizó el sistema de modelación MOHID3, desarrollado y mantenido por MARETEC (Marine and Environmental Technology Research Center) en el Instituto Superior Técnico (IST) de la Universidad Técnica de Lisboa.

El modelo se implementó en dos dominios anidados (Figura 11). El Dominio Regional, que es el de mayor extensión (y menor resolución), provee de condiciones de borde al Dominio Local. La zona-problema se resuelve detalladamente en este último dominio. Las dimensiones del Dominio Regional son de 1900 m x 700 m, discretizado con 380 celdas en la dirección x (Oeste-Este) y 140 en la dirección y (Sur-Norte). El Dominio Local tiene 280 m de largo y 270 m de ancho, discretizado en 280 celdas en x y 270 celdas en y, focalizándose en la zona donde está emplazada la obra de protección.

3 http://www.mohid.com

Para representar la batimetría dentro del dominio del modelo se utilizaron como base perfiles transversales relevados por INMAC. A partir de ellos se construyó un modelo digital del terreno (MDT) sobre una grilla regular de paso 5 m para el Modelo Regional, y un MDT sobre una grilla regular de paso 1 m para el Modelo Local.

En el Dominio Regional los forzantes fueron el caudal (condición de borde aguas arriba) y el nivel (condición de borde de aguas abajo) del río Camisea. Los caudales provienen de la modelación hidrológica. Los niveles en la sección de salida del modelo fueron obtenidos mediante el software EROS_Sub1, desarrollado por INMAC (García et al. 2012). El dominio Local adopta las condiciones de borde que le transfiere el Dominio Regional.

La energía mecánica se disipa en torbellinos de eje horizontal, parametrizados con un coeficiente de rugosidad, y de eje vertical, parametrizados con una viscosidad de torbellino. El coeficiente de rugosidad condiciona la tensión de corte contra el fondo, que depende de la velocidad local del fluido. La parametrización de esta variable se realizó a partir de un coeficiente rugosidad n de Manning de 0.0375, en base a lo recomendado en la literatura (Chow 1994). La viscosidad de torbellino controla la difusión. La estimación de este parámetro se realizó a partir del modelo de Smagorinsky, resultando valores aproximadamente en el rango 1-5 m2/s. Los resultados son relativamente poco sensibles a este parámetro.

A fin de validar los resultados provistos por el modelo hidrodinámico, se realizó una campaña de aforos en el río Camisea. Se midieron niveles y velocidades en 5 secciones del curso de agua. La situación hidrológica al momento de las mediciones correspondía a un caudal bajo, de alrededor de 40 m3/s. Esta situación fue simulada con el modelo hidrodinámico. Las Figuras 12 y 13 muestran las comparaciones entre mediciones y modelo para el perfil longitudinal de nivel de agua y la distribución lateral de velocidades en una de las secciones de aforo. Se observa que el modelo reproduce con alta precisión los niveles de agua, y con precisión satisfactoria las velocidades.


Resultados

La Tabla 1 presenta los caudales en la zona de obra correspondientes a distintos períodos de retorno, obtenidos a través de la modelación hidrológica/hidrodinámica.


DISEÑO FUNCIONAL DE ESPIGONES

Para verificar y optimizar la funcionalidad la batería de espigones se implementó un modelo sedimentológico/morfológico, forzado por el modelo hidrodinámico, que provee un indicador de la eficiencia de protección.

Modelación morfológica/sedimentológica

El modelo sedimentológico está basado en fórmulas de transporte. Para el presente problema, tratándose de material grueso, se adoptó la fórmula de transporte de Meyer

Peter & Muller (Martín Vide 2003). El modelo morfológico resuelve la ecuación de Exner, que representa el principio de conservación de masa de los sedimentos (Raudkivi 1990).

Verificación de obra temporaria

Para evaluar la performance de la batería de espigones se utilizó un indicador del proceso de erosión. Este indicador consiste en estimar la evolución morfológica del lecho durante el pico de la crecida del caudal de diseño funcional. La evolución del lecho se calcula utilizando el modelo sedimentológico/morfológico.

El caudal de diseño funcional es el máximo para el cual la batería de espigones actúa como obra de protección contra la erosión del fondo. Es, entonces, el asociado al caudal que produce el máximo de nivel de agua, sin llegar a sobrepasar la altura de los espigones. Se verificó, mediante el software EROS_Sub1, que es aproximadamente el correspondiente a una recurrencia de 3 años, de 614 m3/s.

En la Figura 14 se presenta la distribución del módulo de la velocidad en el Dominio Local para el escenario sin obras y con los espigones actuales para este escenario. Se nota claramente que los espigones producen zonas de aquietamiento hacia aguas abajo (‘zonas de sombra’), que se extienden hasta el siguiente espigón; es decir, hay una reducción significativa de la velocidad en la franja costera, que es el efecto buscado.

a) Escenario sin obras b) Escenario con espigones actuales


Para motorizar el modelo sedimentológico/morfológico se especificaron como datos adicionales la densidad del agua, 1000 kg/m3, la densidad del grano de sedimento, 2650 kg/m3, el diámetro representativo del grano, 0.36 mm (a partir de análisis de muestras) y porosidad, 0.45 (Constantinidis 1970).

La Figura 15a muestra la evolución del lecho para la situación sin obras luego de 2 horas, que es una duración representativa del pasaje del pico de crecida. Se observa que el modelo indica una erosión significativa del lecho (valores negativos) en diversos sectores adyacentes a las márgenes, que es lo que conduce a su eventual falla por socavación del talud. La introducción de los espigones (Figura 15b) se traduce, sobre la franja costera, en la aparición de zonas de muy baja actividad morfológica (en gris) y en una disminución importante de las áreas con valores significativos de erosión.


Optimización de la obra

Si bien los resultados mostrados en la sección anterior indican que la batería de espigones construida cumple con el propósito de proteger la margen mediante una disminución drástica de la acción erosiva, se definió una alternativa para tratar de incrementar el efecto de protección. La alternativa, denominada Alt1, consiste en alargar los espigones actuales aproximadamente en un 50%. La Figura 16a muestra la distribución del módulo de la velocidad para la alternativa Alt1. Comparando con la situación actual (Figura 14b) se observa un crecimiento del área de las zonas de sombra, como era de esperarse. La evolución del lecho para la alternativa ensayada se presenta en la Figura 16b. De la comparación con la situación actual (Figura 15b) se observa un incremento muy significativo de las áreas con muy baja actividad morfológica (en gris) y una disminución importante de las áreas con valores significativos de erosión, salvo en la zona comprendida entre los espigones 07 y 08 donde las tendencias son opuestas. En consecuencia, se procedió a ensayar una nueva alternativa, Alt2, en la cual el espigón 08 se mantiene en su extensión actual, es decir, de tipo A. La Figura 17 muestra la evolución del lecho para la alternativa Alt2, que corrige ese efecto, de acuerdo a lo esperado. En consecuencia, esta fue la alternativa propuesta como obra definitiva.

a) Módulo de la velocidad b) Evolución del lecho

 

 

DISEÑO ESTRUCTURAL DE ESPIGONES

Para estudiar la estabilidad de los espigones se deben establecer los parámetros hidráulicos (nivel de agua y velocidad de la corriente) para un caudal de diseño estructural. Se tomó el valor correspondiente a la crecida de 30 años de recurrencia, de 2800 m3/s.

Delantal

El delantal de protección al pie del espigón será variable según la dirección analizada (1: eje del espigón; 2: aguas arriba; 3: aguas abajo) y la geometría tipo adoptada. Se ha esquematizado el delantal en la Figura 4 (cortes longitudinales) y en la Figura 18 (corte transversal, el mismo para todos los tipos de espigón). Sus extensiones (D1, D2, D3) se calcularon a partir de la estimación de la socavación máxima.


Se definieron los parámetros geométricos complementarios necesarios para el análisis de la estabilidad de los bloques y de erosión máxima esperable al pie: espesor del delantal (0.3 m), nivel de apoyo (387.5 msnm), ángulo del talud de apoyo (18°) y ángulo del espigón con la margen (60°). También se establecieron las dimensiones características del sedimento y de las piedras a utilizar en los gaviones: dimensión característica del AGUAS ARRIBAAGUAS ABAJO2m4mD2D3 sedimento (0.4 mm), diámetro medio de las piedras (3 mm), diámetro de la malla del espigón (2.4 mm), diámetro de la malla del delantal (2.2 mm). El cálculo de la densidad aparente de los gaviones se realizó a partir de las recomendaciones de la norma india IS 8408 (1994). La norma IS 8408 permite un dimensionamiento expeditivo del peso de los bloques requerido para soportar la acción erosiva del flujo. El ángulo de rozamiento interno entre gaviones se determinó a partir del documento de Enviromesh (2007). Se verificó que los gaviones incluidos en el diseño presentan un peso superior al mínimo estimado mediante fórmula.

La longitud del delantal que protege el pie de un espigón de gaviones debe tener el largo suficiente para asegurar la estabilidad de la estructura ante el proceso erosivo. Se utilizó una serie de fórmulas empíricas a los efectos de la estimación de la profundidad de la máxima socavación generada por la interposición del espigón al flujo del río (métodos de Inglis, de Ezzeldin, de Melville, de Liu et al., de Hoffman & Verheij, de Rahman & Haque, de Ahmed, Breusers & Raudkivi). Con la excepción del método de Ezzeldin, todas las fórmulas utilizadas resultaron en valores muy similares de socavación máxima. Se definió la erosión de diseño D priorizando aquellas fórmulas que tienen en cuenta las dimensiones del espigón y el tamaño del sedimento. Resultaron D = 7.2 m, 7.5 m y 7.0 m para los espigones tipo A’ (A alargado), B’ (B alargado) y A, respectivamente. La norma IS 8408 recomienda diseñar una protección de pie de ancho variable, con un ancho en la nariz de entre 1,5 y 2D, un ancho en el lado de aguas arriba de 1,5D, y un ancho en el lado de aguas abajo de D. Se adoptaron conservadoramente para los tres tipos de espigones las siguientes dimensiones: largos mínimos en nariz y aguas arriba de 11 m, y aguas abajo de 8 m.

Estabilidad

Se procedió a verificar la estabilidad del espigón conformado por gaviones de piedra ante la acción dinámica del agua fluyendo y las otras cargas intervinientes. Para esto se realizó un análisis de equilibrio límite (Figura 19), y se verificó la seguridad de la estructura ante el deslizamiento a lo largo de un plano de análisis y el volcamiento alrededor del pie del muro (punto A).


Se adoptaron tres casos de carga:

 Caso 1: empuje hidrostático y acción dinámica para crecida de diseño funcional (TR = 10 años) + carga normal.

 Caso 2: empuje hidrostático y acción dinámica para crecida de diseño funcional (TR = 10 años) + carga sísmica seudoestática en el espigón + carga sísmica hidrodinámica (TR = 475 años).

 Caso 3: empuje hidrostático y acción dinámica para crecida de diseño estructural (TR = 100 años) + carga extraordinaria.

La acción del agua se consideró a partir de dos efectos: la acción dinámica del agua deflectada por el espigón, y el incremento del empuje hidrostático debido al mayor tirante aguas arriba del espigón. Para el cálculo del peso propio se utilizó la densidad aparente antes estimada, y se substrajo el peso del agua que filtra dentro del gavión.

Para la determinación del coeficiente sísmico se analizaron tres fuentes de información: (i) la norma peruana de diseño sismoresistente NTE E.030; (ii) el mapa mundial de riesgo geológico publicado online por la agencia estadounidense USGS4; (iii) el mapa de isoaceleración para TR = 475 años (Castillo Aedo & Alva Hurtado 1993). En forma conservadora, se adoptó para el análisis un coeficiente sísmico ah = 0.3, siendo este el máximo valor encontrado en la bibliografía para la zona en estudio, con una recurrencia de 475 años. Se utilizó la fórmula de Westergaard para tratar de incorporar el efecto de modificación de las presiones hidrodinámicas que inciden en el espigón ante un evento sísmico.

Se calcularon los factores de seguridad al deslizamiento (FS1) y al volcamiento (FS2). Los resultados se sintetizan en la Tabla 2. Se observa que los coeficientes de seguridad para una situación de carga normal son muy elevados. Para los casos extremos, los coeficientes son en todos los casos mayores a la unidad y por lo tanto estables.


PERFORMANCE DE LA OBRA

El día 30 de octubre de 2015, con los muros de gaviones aún en construcción, se produjo una crecida muy significativa del río Camisea, en momentos en que la obra de protección se encontraba en construcción. En función del nivel alcanzado por el río se estimó utilizando el software EROS_Sub1 un caudal de 3500 m3/s, al cual le corresponde una recurrencia de alrededor de 50 años. Los espigones soportaron con daños mínimos el pasaje de la crecida, tal como se muestra en la Figura 20.

4 http://geohazards.usgs.gov/designmaps/ww/

CONCLUSIONES

Se ha presentado una metodología integral de análisis de espigones como obra de protección de margen.

Se ha mostrado que del análisis de la evolución morfológica histórica mediante imágenes satelitales surgen patrones que pueden considerarse indicios para efectuar proyecciones. Por un lado, resaltaron la estabilidad global de las geoformas actuales y la estabilidad de largo plazo de los tramos rectos de aguas arriba y aguas abajo de la zona-problema. Por el otro, la ocurrencia de ensanches y posteriores estrechamientos del cauce mayor del río.

El estudio hidrológico, apoyado en datos terrestres y satelitales de precipitación, proveyó los caudales pico para eventos de distintas recurrencias.

El modelo hidrodinámico fue validado en base a la comparación de sus resultados con datos de niveles de agua y velocidades de corriente medidos durante una campaña de relevamiento.

El estudio hidrodinámico/sedimentológico/morfológico permitió verificar y optimizar la funcionalidad de la batería de espigones, como obra de protección de la margen. Se lo aplicó al caudal de diseño funcional, definido como el máximo para el cual la batería de espigones actúa como obra de protección contra la erosión del fondo, es decir, el asociado a la situación en que se produce el máximo de nivel de agua sin llegar a sobrepasar la altura de los espigones.

El modelo hidrodinámico mostró que los espigones producen zonas de sombra que se extienden hasta el siguiente espigón.

El modelo sedimentológico/morfológico mostró que, en ausencia de espigones, se produce una erosión significativa del lecho en diversos sectores adyacentes a las márgenes, que es lo que conduce a su eventual falla por socavación del talud. Al introducir los espigones se produce la aparición de zonas de muy baja actividad morfológica y una disminución importante de las áreas con valores significativos de erosión sobre la franja costera, lo cual indica que la obra construida cumple con el propósito de proteger la margen mediante una disminución drástica de la acción erosiva.

Se definió un caudal de diseño estructural el correspondiente a la crecida de 30 años de recurrencia. Se verificó que los gaviones incluidos en el diseño presentan un peso superior al mínimo requerido para soportar la acción erosiva del flujo. Se calculó la longitud del delantal que protege el pie de cada espigón, de modo de asegurar su estabilidad ante el proceso erosivo. Se verificó la estabilidad de los espigones ante la acción dinámica del agua fluyendo y las otras cargas intervinientes, obteniéndose coeficientes de seguridad muy elevados para una situación de carga normal, y siempre mayores a la unidad para los casos extremos.

 

 

 

 

REFERENCIAS

Castillo Aedo, J.L. , Alva Hurtado, J.E., 1993. “Peligro sísmico en el Perú”, VII Congreso Nacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería de Cimentaciones, Lima.

CESEL Ingenieros, 2013. “Plan de Manejo Ambiental del Proyecto: Línea de Transmisión Machupicchu – Abancay – Cotaruse a 220 kV”.

Constantinidis, C., 1970. “Bonifiche ed irrigazoni: principi idrologici, idraulici ed agropedologici”. Edagricole. Bologna.

Chow, V.T., 1994. “Hidráulica de canales abiertos”. Santafé de Bogotá: McGraw Hill.

Enviromesh, 2007. “Designing with gabions", vol. 1.

García, P. E., Menéndez A. N., Lecertua, E., 2012. “EROS-Sub1: Software para el cálculo de erosión generalizada en cauces”. Revista de Control de Erosión en Iberoamérica, Año 6, Número 10.

IS 8408, 1994. “Planning and design of groynes in alluvial river – Guidelines”.

Martín Vide, J., 2003. “Ingeniería de ríos”, 2° edición, Alfaomega, México.

Raudkivi, A. J., 1990. “Loose Boundary Hydraulics”, 3rd Edition. Pergamon Press, New 

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