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Estimación de la producción de sedimentos por erosión hídrica en la cuenca del río Nahualate

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Estimación de la producción de sedimentos por erosión hídrica en la cuenca del río Nahualate hasta la estación hidrométrica San Miguel Mocá a través de Sistemas de Información Geográfica

 

Autor:

Walter Arnoldo Bardales Espinoza

Ingeniero Agrónomo Universidad San Carlos Guatemala

Master en Hidrolgía Universidad San Carlos Guatemala.

 

Resumen: La erosión hídrica a nivel de cuenca reduce la productividad de los campos cultivables y aumenta la carga de sedimentos en suspensión en los cursos de agua. La sedimentación de las partículas en suspensión en lagunas, embalses y obras de toma, representan problemas de tipo operacional, ya que requieren importantes esfuerzos técnicos y económicos para solucionarlos. Motivo por el cual se realizó el estudio de erosión hídrica para estimar la pérdida de suelo y los sedimentos en la cuenca. Se utilizó la metodología de la ecuación universal de pérdida de suelo (USLE) aplicado a los sistemas de información geográfica. Además,  la metodología de los coeficientes de SDR para estimar la producción de sedimentos. Al final del estudio se estimó que la cuenca erosiona alrededor de 11600,000 Ton/año, convirtiéndose en sedimentos en suspensión el 29%.

Objetivo General

Estimar la producción de sedimentos por erosión hídrica en la cuenca del Río Nahualate hasta la estación hidrométrica San Miguel Moca a través de Sistemas de Información Geográfica. Objetivo Específico

 Determinar el potencial de los factores que integran la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo mediante SIG. Estimar la pérdida de suelo por erosión hídrica. Estimar la producción de sedimentos.

 Marco Teórico Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) Según Mannaerts (1999) la USLE puede ser usada apropiadamente para:

·         Calcular la pérdida de suelo, esto no es más que la cantidad de sedimento perdido por el perfil, y no la cantidad de sedimento que deja la cuenca o el terreno.

·         Para estimar las tasas de erosión que son removidas del suelo, en zonas críticas del paisaje y que guían a la elección de las prácticas de control de la erosión hasta un nivel de pérdida de suelo tolerable.

Mannaerts (1999) describe la USLE con la siguiente expresión matemática:

A= R*K*LS*C*P   (Ec. 1)

Donde:

 A = Pérdida de suelo promedio anual (t/ha/año).

R = Factor erosividad de las lluvias (MJ/ha.año*mm/hr).

K = Factor erodabilidad del suelo (t/ha.MJ*ha/mm*hr).

LS = Factor topográfico (función de longitud-inclinación-forma de la pendiente), adimensional. C = Factor de cobertura vegetal, adimensional.

 P = Factor de prácticas de conservación (conservación de la estructura del suelo), adimensional.

Relación de erogación de sedimentos

 El suelo erosionado dentro de una cuenca hidrográfica es transportado hacia otras partes dentro del perímetro de la misma. Una parte del suelo que se erosiona es depositado en zonas bajas y otra parte sale de la cuenca en forma de carga de sedimentos. La relación existente entre la cantidad de suelo erosionado y la cantidad de suelo que sale en forma de carga de sedimentos está definida por el coeficiente SDR (Relación de erogación de sedimentos o razón de expulsión de sedimentos), expresada como:

SDR= Sy Et (Ec. 2)

Donde 

Sy= cantidad de sedimentos que salen

Et= cantidad de suelo erosionado en la cuenca

  Considerando que el objetivo de este estudio fue tanto la erosión total que ocurre en la cuenca como la carga de sedimentos que es transportada hacia la estación hidrométrica de San Miguel Mocá, ambos procesos se compararon utilizando el SDR.

 

 Los valores de SDR se ven afectados por la fisiografía de la cuenca, la fuente de sedimentos, la red de drenaje, textura del material erosionado, cobertura del suelo, entre otros (Bhattarai y Dushmata citados por Medina, 2009). La estimación del coeficiente SDR se ha realizado con base en modelos empíricos que han encontrado relaciones con el tamaño de la cuenca, la lluvia y escorrentía superficial, la pendiente y relieve, y el tamaño de las partículas erosionadas (< 0.06 mm) (Ouyang y Bartholic citado por Medina, 2009). Estas relaciones se representan como curvas calibradas con base en datos de campo. Uno de los modelos más utilizados es la curva de SDR en base al tamaño de la cuenca, debido a la facilidad de obtener el valor del área. Cuencas de mayor tamaño, generan corrientes principales de mayor longitud que tienen un bajo SDR. Debido a que tienen alta probabilidad de tener barreras que retengan sedimentos (Ouyang y Bartholic citado por Medina, 2009).

 

 Resultados

 

La cuenca del río Nahualate pierde aproximadamente 26.7 Ton/Ha/Año de suelo, lo que equivale a 1641435 Ton/año de suelo, estos datos corresponden al análisis realizado a nivel de cuenca. La subcuenca Nahualate pierde aproximadamente 30.8 Ton/Ha/Año, que corresponde al 91% de la erosión en Ton/año de la cuenca y el 9 % restante lo representa la subcuenca Cutzán con una erosión de 11 Ton/Ha/año (Cuadro 1).

Producción de sedimentos

 La cuenca del río Nahualate hasta la estación hidrométrica San Miguel Mocá produce aproximadamente 133,335 ton/año de sedimentos utilizando el SDR de Boyce, mientras que con el SDR de Vanoni y USDA la producción de sedimentos se estima en 347,476 y 458,096 Ton/año. Los valores de sedimentos estimados por los diferentes coeficientes de SDR varían, sin embargo los resultados obtenidos con el SDR de Vanoni y USDA son parecidos, lo cual podría indicar que la cantidad de sedimentos que pasan por la estación hidrométrica San Miguel Mocá se encuentran entre el rango de 350000 a 500000 Ton/año, aunque hay que recordar que estos valores pueden variar con la realidad, debido a las alteraciones de la cobertura vegetal que existan en la cuenca, incrementando las tasas de erosión y así mismo las de sedimentos. Ya que los únicos factores que pueden variar con las actividades humanas son los factores de cobertura de suelo y prácticas de protección del mismo, mientras que los otros cuatro factores dependen de la variación climática y geomorfológica de la cuenca. La máxima tasa de sedimentos puede presentarse en los meses de junio o septiembre, debido a que estos meses son los más lluviosos según los registros históricos presentados por las estaciones meteorológicas de la cuenca. Las tasas de sedimentos podrían oscilar entre 30,000 a 45,000 ton/mes para mayo, 80,000 a 115,000 ton/mes para junio, 30,000 a 45,000 ton/mes para julio, 50,000 a 70,000 ton/mes para agosto, 90,000 a 125,000 ton/mes para septiembre, 40,000 a 60,000 ton/mes para octubre, 5,000 a 10,000 ton/mes para noviembre y abril, los meses de diciembre, enero, febrero y marzo no presentan transporte de sedimentos; debido a que estos meses representan la época seca, y no hay lluvias intensas que erosionen los suelos de la cuenca. El único transporte de sedimentos que se podría dar es por erosión de fondo del lecho y este tipo de estudio no se las considera.

Conclusiones:

·         El factor de erosividad varía debido a los regímenes de lluvia presentes en la cuenca, los valores de erosividad obtenidos fueron de 367 a 1261. Mientras que el factor erodabilidad presento valores de 0.020 a 0.072, los mayores valores de este factor se obtuvieron en suelos que presentan mayor contenido de limo. El factor de longitud de pendiente va de 1 a 7, mientras que los valores del factor pendiente van de 0 a 15. El factor de cobertura del suelo varía de 0 a 1 y el factor de prácticas de protección del suelo fue 1.

·         La ecuación universal de pérdida de suelo aplicada a los sistemas de información geográfica sirvió para estimar la pérdida de suelo, siendo esta de 11650,000 Ton/año, aportando el 91% la subcuenca Nahualate y el 9% Cutzán.

 

·         Se estimó la producción de sedimentos aplicando las ecuaciones elaboradas por Boyce, Vanoni y USDA. La cuenca Nahualate hasta la estación hidrométrica San Miguel Mocá produce 135,000 Ton/año (Boyce), 350,000 Ton/año (Vanoni) y de 460,000 Ton/año (USDA).

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Modificado por última vez en
Ricardo Schmalbach R

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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