Los modelos de erosión

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José Antonio Cárdenas Moreno
hace 7 años
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1 Los modelos de erosión Introducción histórica. Modelo de Meyer- Wischmeier. Clasificación de modelos. Modelos cualitativos. Modelos cuantitativos. Evaluación directa e indirecta.

2 Introducción histórica Aunque se pueden citar autores que estudiaron la erosión desde tiempos remotos, hay que decir que su estudio ha estado ligado a la pérdida de productividad de las tierras. El origen es de carácter agrícola DustBowl denuevayork(12demayode1934)delcornbelt CreacióndelUSDAyelSCS(1935) Red de parcelas en USA( parcelas/año)

3 Evolución del estudio de la erosión Antes, el objetivo de las medidas de control de la erosión era reducir la tasa de pérdida de suelo, hasta situarla por debajo de la denominada tolerable. Este concepto para los conservacionistas del suelo se basaba en garantizar que la tierra fuera utilizada de tal forma que pudiera producir indefinidamente, lo que significaría la inexistencia de un deterioro progresivo. Esto se conseguía cuando la tasa de pérdida de suelo es inferior a la tasa de formación de suelo. Actualmente, las consecuencias de la erosión no se limitan a los aspectos cuantitativos, sino que su efecto conlleva pérdidas de cualitativas como la perdida de materia orgánica y de nutrientes, como ya se ha comentado

4 Bajo este punto de vista, hay procesos erosivos que aún siendo cuantitativamente leves pueden considerarse desde el punto de vista cualitativo muy importantes; es el caso de la erosión laminar que arrastra fundamentalmente los materiales más finos, que son los más estrechamente relacionados con las propiedades relativas a la nutrición. Esta forma de entender las cosas, ha llevado a dar un mayor énfasis a los efectos protectores de la cubierta del suelo frente a las obras de control de la escorrentía, aunque en las zonas semiáridas sea necesaria la integración de ambas técnicas. De hecho, la técnica de conservación de suelos más utilizada en el ámbito forestal español es la llamada genéricamente, gestión de la cubierta, y dentro de ésta, los trabajos de reforestación.

5 Foto en Tramo medio del rio Jarama. Término municipal de Puebla de Valles (Guadalajara).

6 la modelización trata de dar respuesta a todos aquellos aspectos técnicos que facilitan el conocimiento de los diferentes parámetros e interrelaciones implicados, para posteriormente, con ayuda de las actuales herramientas informáticas, tratar de reproducir el sistema en el que se desarrollan los procesos, ya sea desde el estudio de un simple reguero, a un complejo modelo distribuido que pueda explicar el comportamiento global en una cuenca hidrográfica. la modelización de los procesos erosivos se basa en la obtención de algoritmos matemáticos que describan la disgregación, el transporte y la deposición de los materiales.

7 Las tres razones básicas para la modelización de los procesos de erosión, según Lal (1996), son las siguientes: a) Se pueden utilizar como herramientas de predicción, en la evaluación de las pérdidas de suelo, en la planificación de conservación de suelos, en los proyectos de planificación, inventario de zonas erosionadas, etc. b) Los modelos matemáticos con base física, a través de distintos soportes informáticos, pueden predecir dónde y cuándo ocurre la erosión, por lo tanto, ayudan al planificador en las tareas relacionadas con la reducción de la erosión. c) Pueden utilizarse como meras herramientas que ayuden a comprender los procesos erosivos, sus interacciones, estableciendo las prioridades para futuras investigaciones.

8 Modelos cualitativos Formas de erosión Grados de erosión Rangos y/o baremos Parcelas de erosión Evaluación directa Clavos de erosión Agujas de erosión, etc Modelos cuantitativos Evaluación indirecta Modelos empíricos Modelos conceptuales Modelos con base física

9 Modelos Cualitativos Este tipo de modelos tiene por objetivo la estimación de la erosión actual, acudiendo directamente a las laderas, reconociendo las distintas formas de erosión y de sedimentación y estimando el grado de erosión mediante la ponderación de los factores de los que depende. En este tipo de métodos, una herramienta fundamental la constituye la cartografía de las unidades homogéneas en función de los parámetros principales que controlan el fenómeno erosivo (suelo, vegetación, topografía, etc), y la atribución de categorías, niveles o clases, en los que la subjetividad juega un papel importante.

10 Modelos Cualitativos Modelo FAO Modelo ITC Corine (UE)

13 Modelo CORINE

14 Métodos directos de medición de la erosión

15 Métodos directos. Medida de erosión con clavos Antes Después

17 Clavos de erosión. Fuente: EIAS. Univ. Talca. Chile

18 Nivel de burbuja en la superficie inicial del suelo

22 Se añade un floculante a la mezcla de agua y sedimentos recogida en cada tanque. El suelo precipita en el fondo del tanque y el agua se saca de los tanques y se mide. Se determina el volumen de suelo que ha quedado en el tanque y se separa una muestra de volumen conocido para secarla y pesarla. El peso de la muestra, multiplicado por el volumen total da el peso total de suelo en el tanque. Si todo el suelo ha sido recogido en el tanque, este peso total de suelo en el tanque, este peso representa la pérdida total de suelo de la parcela. Para tanques divisores, es necesario ajustar el peso del suelo en el tanque de acuerdo con la prporción de la escorrentía total y sedimentos que pasaron al tanque. Así, para el diseño mostrado en la FIGURA, la pérdida total de suelo de la parcela es el peso del suelo en el primer tanque más, admitiendo que 1/5 del flujo del primer tanque pasa por el divisor al segundo tanque, cinco veces el peso del suelo en el segundo tanque

23 Parcelas de erosión Parcela de erosión en la Finca La Higueruela. Santa Olalla (Toledo). CSIC. CCMA

26 Fuente: Héctor Cortés. IMTA. México

27 Pluviómetro Zona interrill Parcelas de erosión rill Estructura metálica de medición Colector de sedimento

29 Gerlach. Isla de Rodas. Junio 2006

31 Simulador de lluvia

33 Fuente: Héctor Cortés. IMTA. México

34 Control de las tuberías y datalogger Detalle de manómetro y bastidor

36 Perfiladores bidimensionales

37 Otras mediciones directas Puebla de Valles (Guadalajara, España). Preparaciones del terreno para repoblación. Fuente: Proyecto (FOR CO2-01 / FOR CO2-02 )

38 Modelos Cuantitativos

39 Suelo que procede del tramo anterior D R D E T R T E DISGREGACION POR GOTA DE LLUVIA DISGREGACION POR ESCORRENTIA CAPACIDAD DE TRANSPORTE POR LLUVIA CAPACIDAD DE TRANSPORTE POR ESCORRENTIA Suelo disgregado en el incremento D, SUELO TOTAL DISGREGADO DISPONIBLE Comparar T, CAPACIDAD TRANSPORTE TOTAL EN EL TRAMO Si D<T Si T<D Suelo erosionado al tramo siguiente

40 Suelo que procede del tramo anterior TR D R TE Suelo disgregado en el incremento D, SUELO TOTAL DISGREGADO DISPONIBLE Si D<T D E T, CAPACIDAD TRANSPORTE TOTAL EN EL TRAMO Si T<D Suelo erosionado al tramo siguiente

41 Disgregación por splash D R = K 1 A I 2 Transporte por splash T R = K 2 S I Disgregación por flujo D F = K 3 A S2/3 Q2/3 Capacidad de transporte por flujo T C = K 4 S5/3 Q5/3 Donde, A=Area, I=Intensidad de lluvia, S=Pendiente del terreno (sen θ) y Q=Escorrentía

42 Modelos empíricos. Son modelos basados en la lógica inductiva, y generalmente se aplican en aquellas condiciones en las que han sido calibrados. Como ejemplo característico se puede citar el clásico modelo U.S.L.E. y el R.U.S.L.E. Modelos conceptuales. Son también conocidos como parcialmente empíricos ó mixtos. Están a medio camino entre los paramétricos y los físicos. Están basados en la integración de los modelos hidrológicos, de erosión y de transporte de sedimentos, con el fin de obtener la emisión de sedimentos a la salida de una cuenca hidrográfica. En este tipo de modelos destacan el CREAMS(U.S.D.A., 1980) y el ANSWERS(BEASLEY et al., 1980). Modelos físicos. Son los más extendidos en la actualidad. Su objetivo es representar una síntesis de los componentes individuales que afectan a la erosión, incluyendo las complejas interacciones de los diversos factores que intervienen, así como su variabilidad espacial y temporal. La investigación científica utiliza estos modelos para ayudar a identificar qué partes del sistema son más importantes en el conjunto de los procesos de erosión y, por lo tanto, saber a cuáles hay que prestar mayor atención en el desarrollo de tecnologías de predicción y control. En este caso, se pasa revista a los modelos W.E.P.P. (Lane y Nearing, 1989; Nearing et al., 1989) y al modelo europeo, EUROSEM (Morgan et al.,1985).

43 Modelos MODELO cuantitativos de TIPO evaluación DE indirecta ESCALA de DE la erosión RESOLUCION NOMBRE(S) MODELO APLICACION TEMPORAL RESOLUCION ESPACIAL COMPONENTES SEPARADAS RILL/INTERRILL EVENTO o CONTINUO REFERENCI AS USLE y RUSLE Empírico Laderas Pérdidas anuales de suelo No No Wischmeier & Smith (1978) y Renard (1994) SLEMSA Empírico Entre ridges Id No No Elwell, 1978 ANSWERS Conceptual Pequeñas cuencas (Catchment) Distribuido Distribuido (2D) No E Beasley et al (1980) CREAMS Conceptual Escala Parcela (Field Scale) Pérdidas totales por tormentas No Sí E USDA, 1980 Calvin Rose Base Física (BF) Elementos planos (p.e. pendientes uniformes) Distribuido (D) Distribuido (1D) No E Rose et al, 1983 a,b SEM BF Pequeñas cuencas D Distribuido (2D) Sí (para laderas) E (Continua) Nielsen y Styczen, DHI y IoG, 1992 WEPP BF Versión ladera Versión cuenca D D Distribuido (1D) Distribuido (2D) Sí Continuo Lane y Nearing, 1989 EUROSEM/KIN EROS BF Parcelas individuales y pequeñas subcuencas D Distribuido (2D) Sí E Morgan et al 1995 EUROSEM/SH E BF Laderas y pequeñas cuencas D Distribuido (2D) Sí C DHI (1994) SHESED-UK BF Pequeñas D Distribuido (2D) No C Wicks et al Fuente: ABBOTT, M.B. y REFSGAARD, J.C. (1996). Distributed subcuencas Hydrological Modelling. (1992)

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