La EUPS en la evaluación de obras de conservación de suelos en Durango.
The EUPS in the evaluation of soil conservation works in Durango.
Universidad Politécnica del Valle de Évora.
Por: Jorge Manuel Mejía Bojórquez, Francisco Javier Hernández, José de Jesús Graciano Luna, Francisco Cruz Cobos.
La Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (EUPS) fue aplicada en el riesgo de erosión hídrica y la aplicación de obras mecánicas de conservación y restauración de suelos en la región de El Salto, Pueblo Nuevo, Durango. La aplicación de la EUPS se realizó mediante el análisis multiplicativo de cuatro de los principales factores que involucran la potencialidad erosiva de la lluvia y el escurrimiento (Factor R), la susceptibilidad del suelo a la erosión (Factor K), el efecto del grado de pendiente (Factor S) y la longitud de la pendiente (Factor L). Se midieron los sedimentos captados y se evaluó la eficiencia de las obras de conservación; se compararon volúmenes obtenidos, retenidos en las obras de conservación, contra los estimados por la EUPS. Los resultados muestran la importancia de considerar la forma de construcción y el tipo de obras al evaluar la eficiencia de estas para lo cual fueron establecidas.
Palabras clave: Cárcava, EUPS, Suelo, Sedimento.
The Universal Soil Loss Equation (USLE) was applied in the risk of water erosion and application of mechanical works of conservation and restoration of soils in the region of El Salto, Pueblo Nuevo and Durango. Application of USLE was made using the multiplicative analysis of four major factors involving the erosive of rainfall and runoff (Factor R), the susceptibility of soil to erosion (Factor K), the effect of the degree of slope (Factor S) and the length of the slope (Factor S). Captured sediments were measured and efficiency of conservation works was evaluated; volumes obtained, retained in conservation works against those estimated by the USLE were compared. The results show the importance of considering the form of construction and type of works to assess the efficiency of these for which they were established.
Keywords: Gully, USLE, Soil, Sediment.
En los últimos años, la preocupación por los problemas ambientales ha crecido como consecuencia de un deterioro acelerado de la calidad de vida de millones de mexicanos. Después de casi cinco décadas de explotación intensa y acelerada de los recursos naturales, el territorio nacional presenta grados significativos de perturbación en los ecosistemas que lo componen.1
Entre los problemas ambientales del país se reconoce que la erosión es el de mayor relevancia en el sector forestal.2 Es preciso destacar que en México, la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT)3 y la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR)4, durante la última década han comprometido sus acciones a la conservación y restauración del recurso suelo.>
Al considerar la magnitud de los procesos erosivos es preciso tener en cuenta la amplia superficie de vocación forestal, ya que los bosques, selvas, matorrales y pastizales ocupan del 18, 17, 28 y 8% respectivamente con relación a la superficie nacional5, por lo que programas nacionales orientados a la conservación de suelos y aguas deberían tener una alta prioridad en la asignación de recursos por la cámara de diputados.
La CONAFOR,6 menciona que a través de la aplicación de técnicas de conservación de suelos y aguas, se incrementa significativamente la productividad del sitio forestal manifestada en indicadores relacionados con la altura y volumen de los árboles y la biodiversidad de flora y fauna. La aplicación de estas técnicas de conservación provoca que se incremente la capacidad de carga de los mantos freáticos; el mantenimiento de la calidad del agua; la reducción de la carga de sedimentos cuenca abajo; la reducción de la fuerza de las corrientes en eventos extremos de precipitación; la conservación de los manantiales; el mayor volumen de agua superficial en época de secas y la reducción de riesgos de inundaciones entre otras.
La planeación de estrategias de conservación del suelo y agua en México, requiere de conocimiento científico de las relaciones entre factores que ocasionan la pérdida del suelo por agua y viento, y aquellos que evitan esta pérdida, a fin de evitar el fracaso de las prácticas de conservación seleccionadas. Con base a lo anterior, se han iniciado algunas acciones dirigidas a evitar el progresivo deterioro de importantes cuencas hidrográficas en la Región de El Salto, P.N. Dgo., considerando entre otras como áreas de estudio las siguientes: paraje la Rosilla II en el ejido La Victoria, paraje Las Papas en el ejido Adolfo Ruiz Cortínez y paraje Cerros Pelones, en el ejido Banderas del Águila, donde el objetivo principal es aplicar la EUPS en la evaluación de la eficiencia de las distintas obras de conservación de suelos establecidas en los mencionados ejidos.
El área de estudio se localiza en las inmediaciones de la Sierra Madre Occidental, específicamente en la región de El Salto, Pueblo Nuevo, Durango; con coordenadas de 459,193.49, 2,644,962.42., 460,070.06, 2,623,461.89, y 468,413.03, 2,626,195.51 XY respectivamente como punto central para los ejidos Banderas del Águila, La Victoria y Adolfo Ruíz Cortínez con el datum correspondiente a NAD 27, México y sistema de coordenadas UTM, zona 13. Para la realización del presente trabajo se consideraron tres áreas que representan los diferentes niveles de degradación que sufren los suelos de la región de El Salto. Las áreas se encuentran en los ejidos anteriormente mencionados. Se muestra en mapa 1.
Mapa 1. Localización de las áreas de estudio.
La selección de las áreas a estudiar se realizó mediante la metodología de observación de las cárcavas de suelo en áreas afectadas por la erosión hídrica, áreas en vía de degradación y áreas aún no perturbadas significativamente. Para estimar la cantidad de suelo erosionado se utilizó la EUPS, con la estimación de sus respectivos parámetros. Se realizaron de obras de conservación en las diferentes áreas a estudiar (49 obras en el ejido La Victoria, 31 en Adolfo Ruíz Cortínes y 27 en Banderas del Águila). Las obras fueron presas filtrantes de piedra acomodada en mayor porcentaje y acordonamientos con piedras a nivel; una vez transcurrida la temporada de lluvias se ubicaron los sedimentos ocasionados por el fenómeno de la erosión y retenido por las obras de conservación, mediante una aproximación de los volúmenes retenidos con la figura volumétrica con la que más relación o semejanza presente, cubo, prisma, pirámide entre otras, y así se estimó la eficiencia o deficiencia de estas obras y conocer sus causas en caso de presentarse el segundo resultado.
Se utilizó para la estimación del suelo erosionado en las áreas estudiadas, la EUPS, tomando como referencia para los cálculos de sus parámetros las precipitaciones presentes en las áreas a estudiar durante el periodo más lluvioso (mayo-octubre).
La EUPS es un modelo diseñado para predecir la pérdida de suelo promedio con características específicas de un sitio. Este modelo calcula la pérdida de suelo para un sitio dado como el producto de cinco factores cuyos valores para un sitio específico pueden ser expresados numéricamente y se describen como se indica en la fórmula siguiente:
A = RKLSC
Donde:
A = Perdida de suelo por unidad de área ton.ha-1.año.
R = Factor de erosividad por la precipitación pluvial, dado en MJ.mm.ha-1.hr-1 .
K = Factor de erodavilidad del suelo. Expresado en T.ha.h.ha-1.MJ.mm.
L = Factor de longitud de la pendiente.
S = Factor de grado de pendiente.
C = Factor de cobertura vegetal, en % de cobertura.
Los sedimentos captados por las obras de conservación, son el punto clave de este trabajo ya que es la comparación de estas mediciones con las estimaciones resultantes de la EUPS lo que generará un análisis de los impactos que están teniendo las distintas obras en su tarea de conservación y restauración de suelos.
Para la estimación de los sedimentos captados se procedió a asemejar los volúmenes de sedimentos en las obras con la figura geométrica más aproximada de tal manera que los sedimentos se ubicaron de la forma más precisa aproximada, lo cual se realizó de la forma siguiente:
En cárcavas donde se observó una base trapezoidal y el sedimento más alejado de la base de la obra terminaba en punta (Figura 1), se utilizó la formula siguiente:
Vol = Área de la base X Altura
3
Donde:
Vol = Volumen de sedimentos en m3
3
Figura 1. Figura piramidal con base trapezoidal
Para conocer la altura y en este caso la base menor, las mediciones se realizaron al momento de la elaboración de las obras y en el caso de obras ya establecidas, la medición se hizo antes de iniciar la temporada de lluvias.
En cárcavas con una base trapezoidal y el sedimento más alejado de la base de la obra terminaba en línea perpendicular a los extremos de las cárcavas (Figura 2). Para este tipo de sedimentos se utilizó la fórmula siguiente:
Vol = Vol 1 + Vol 2
En donde:
Vol = Volumen de sedimentos en m3
Vol 1 = Área de la base X Altura X 2
3
En donde:
El área de la base es el área formada por el sedimento en la obra tomando la diferencia entre la base mayor menos la base menor del trapecio formado por la obra, forma triangular (Figura 2), y como altura se tomó la medición correspondiente al sedimento más alejado de la base de la obra terminada en punta, teniendo así una medición piramidal con base triangular.
Para estimar el volumen dos, que sumado al volumen uno se obtuvo el volumen total, se utilizó la fórmula siguiente:
Vol 2 = Área de la base X Altura
En donde:
El área de la base es la formada por el sedimento desde la base de la obra hasta el sedimento más alejado de esta, forma triangular, como altura se tomó la medición correspondiente a la base menor de la obra de conservación, teniendo así una medición prismática (Figura 2).
Figura 2. Figura prismática con base trapezoidal.
En cárcavas con una base triangular y el sedimento más alejado de la base de la obra terminaba en punta (Figura 3 y Anexo 1). Para este tipo de sedimentos se utilizó la fórmula siguiente:
Vol = Área de la base X Altura
3Donde:
Vol = Volumen de sedimentos en m3
Figura 3. Figura piramidal con base triangular.
En cárcavas con una base triangular y el sedimento en la parte superior presentó una forma rectangular (Figura 4 y Anexo 2). Para este tipo de sedimentos se utilizó la formula siguiente:
Figura 4. Figura piramidal con base rectangular
En donde:
El área de la base es el área formada en la parte superior del sedimento (área coloreada en la Figura 4), y la altura es la elevación del sedimento observada en la parte adjunta a la obra de conservación, así tenemos una cubicación piramidal con base rectangular.
Para el caso de algunos acordonamientos con material residual y acordonamientos con piedras a nivel, que en algunos casos la base también se presentó en forma triangular (Figura 5), se utilizó la siguiente fórmula:
Vol = Área de la base X Altura
Donde:
Vol = Volumen de los sedimentos en m3
Figura 5. Figura de prisma con base trapezoidal.
El área de la base es el área formada por el sedimento dependiendo de la pendiente y para la altura es la longitud del acordonamiento.
Estimación de los sedimentos captados por las obras de conservación
Una vez ubicados y obtenidos los volúmenes de los sedimentos captados por las obras de conservación se registraron los resultados mostrados en el Cuadro 1:
Parcela |
Volumen captado m3 |
Volumen estimado m3 ha -1 |
Ejido la Victoria |
16.30 |
0.3692 |
Ejido Adolfo Ruiz Cortínez |
9.28 |
0.5044 |
Ejido Banderas del Águila |
3.24 |
0.1946 |
Resultado de los sedimentos estimados por la EUPS
Posteriormente de haber calculado todos los parámetros de la EUPS se procedió a llevar a cabo el cálculo final de los residuos estimados por la ecuación para cada una de las áreas de estudio, obteniendo los siguientes resultados (Cuadro 2):
Parcela |
Volumen captado m3 |
Volumen estimado m3 ha -1 |
Ejido la Victoria |
13.9736 |
0.3165 |
Ejido Adolfo Ruiz Cortínez |
13.3790 |
0.7271 |
Ejido Banderas del Águila |
3.3501 |
0.2013 |
En el cuadro 2, se muestran los volúmenes de suelo estimados por la EUPS para cada una de las parcelas en la que se realizó el trabajo de medición y estimación de estos volúmenes. Los resultados por parcela difieren significativamente entre si derivado a que las mismas parcelas difieren en superficie estudiada.
La superficie que mostró más homogeneidad entre los volúmenes captados y los estimados por la EUPS fue la del Ejido Banderas del Águila, debido a que las obras de conservación realizadas en este ejido se construyeron en base al manual de obras de protección, restauración y conservación de suelos, editado por la CONAFOR. Las estimaciones realizadas en el ejido Adolfo Ruiz Cortínez, representan un 65.9 % de eficiencia en las obras ahí establecidas ya que los volúmenes de sedimentos captados estuvieron por debajo de los volúmenes estimados por la EUPS. En el Ejido La Victoria se aprecia una sobre estimación de los sedimentos obtenidos con relación a los estimados por la EUPS. La comparación entre los volúmenes de obras construidas contra los volúmenes de sedimentos captados por estas, indican también que existe una sobre construcción, o sea, hay una cantidad importante de obras que están cumpliendo con su función en un porcentaje poco significativo de acuerdo a su capacidad por haberse establecido sin justificación técnica.
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Anexos
Anexo 1.- Sedimento en forma piramidal con base triangular, la base triangular está formada por la forma de la cárcava en “V”, que topa en la obra de conservación.
Anexo 2.- Cuadrícula para estimar la cobertura herbácea y de pastizal.
