En el diagrama (Figura 4.1) se describe la metodología utilizada para estudiar la erosión natural en la Cuenca media y alta del Río Sonora.

Transcripción

1 4. METODOLOGÍA En el diagrama (Figura 4.1) se describe la metodología utilizada para estudiar la erosión natural en la Cuenca media y alta del Río Sonora Modelos cuantitativos para el cálculo de erosión laminar La evaluación de erosión en este esquema se subdivide en métodos indirectos y métodos directos. En este trabajo el modelo utilizado fue el de métodos indirectos a partir de la aplicación de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo, (EUPS), utilizando los Sistema de Información Geográfica ArcView 3.2, estableciendo los siguientes puntos: Metodología para el Cálculo de la tasa de erosión: a) Selección de área de estudio, recopilación de bibliografía, material cartográfico, imágenes de satélite y fotografías aéreas. b) Integración de un Sistema de Información Geográfica con las capas de topografía, modelos digitales de terreno, imágenes de satélite, vías de comunicación, estaciones climatológicas, localidades, mapas de edafología, uso de suelo y vegetación. c) Compilación e integración al SIG de los mapas geológico y geomorfológico. d) Análisis y procesado de los datos de lluvia y generación de los planos del factor R e) Análisis y procesado de los datos de edafología y generación de los planos del factor K. f) Análisis y procesado de la topografía y generación de los planos del factor LS. g) Análisis y procesado de los datos de vegetación y generación de los planos del factor C. h) Integración en el SIG de los planos R, K, LS y C 35

2 i) Evaluación en el Sistema de Información Geográfica de la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos Modelos cualitativos para el análisis de cárcavas Metodología de Análisis de Cárcavas: j) Análisis de fotografías aéreas convencionales a escala 1:50,000 de 1974, de cárcavas en zonas seleccionadas. k) Análisis de imágenes de satélite recientes de las cárcavas actuales de las zonas seleccionadas y comprobación de campo. l) Comparación de cárcavas de 1974 con las de años recientes. m) Integración de resultados de ambos análisis Ecuación Universal de la Pérdida de Suelo Introducción. Para estimar la erosión del suelo se utilizó la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (EUPS), que es un modelo que permite estimar la erosión actual y potencial. Esta información se utiliza como un instrumento de planeación para establecer prácticas y obras de conservación de suelos, de tal manera que la erosión actual, sea menor que la tasa máxima permisible de erosión (Tabla 2). La EUPS es un modelo matemático desarrollado por Wischmeier y Smith (1978), para estimar o predecir a mediano plazo la tasa anual promedio de erosión de un terreno con pendiente, y está basado en patrones de lluvia, tipo de suelo, topografía, sistema de cultivo y prácticas de manejo. La Ecuación 36

3 Figura 4.1. Diagrama de de flujo de la metodología utilizada. 37

4 Universal de Pérdida de Suelos predice la cantidad de pérdida de suelo que resulta de la erosión laminar o en arroyos y no toma en cuenta la pérdida de suelo que ocurre por la formación de cárcavas, viento o por la acción del hombre. Los factores que determinan la pérdida de suelo son la intensidad y la duración de la lluvia, la distribución del tamaño de las partículas de suelo y las propiedades de estos como son la textura, la estructura superficial y la forma de la pendiente. Este modelo de erosión fue creado para su uso en cultivos y sistemas de manejo selectos, pero también es aplicable para condiciones no agrícolas como en los sitios de construcción. La EUPS se puede utilizar para comparar la pérdida de suelo de un campo particular con cultivo y sistema de manejo específico en relación a tasas de pérdidas de suelo tolerables. Los sistemas de cultivo y manejo alternativos también pueden ser evaluados para determinar la conveniencia de medidas de conservación en la planeación de un campo agrícola. La expresión general del modelo EUPS es la siguiente: A = (0.224) R x K x LS x C x P Donde: A = Pérdida de suelo actual [t/ha/año] R = Factor de erosividad por precipitación pluvial [MJ/ha*mm/hr] K = Factor de erodabilidad del suelo [t/ha.mj*ha/mm*hr] L = Factor de longitud de la pendiente (adimensional) S = Factor grado de pendiente (adimensional) C = Factor de manejo de cultivo y/o cubierta vegetal (adimensional) P = Factor de prácticas de conservación del suelo (adimensional). Con esta ecuación se puede estimar la erosión actual ya que incluye la protección del suelo que le ofrece la cubierta vegetal y la resistencia que oponen las prácticas mecánicas para reducir la erosión. 38

5 La erosión potencial se estima con la misma ecuación, quitando el factor de la vegetación C y el factor de prácticas de conservación del suelo o método de control de erosión P (Fig ). Por lo tanto la fórmula para la erosión potencial es: E p = R K L S El Factor de Erosividad por precipitación pluvial R en [MJ/ha*mm/hr], se determinó utilizando los valores de precipitación registrados en las estaciones climatológicas de CNA (Tabla 1), este factor se calculo mediante la fórmula de Lombardi Neto y Moldenhauer (1980), donde R está determinada por: R = (p 2 /P) 0.85 donde: R = Índice medio de Erosividad P = Precipitación media Anual p = Precipitación media mensual Al utilizar la fórmula se obtuvo como resultado un mapa, que se le denomino mapa de Factor R (Fig ), que posteriormente se utilizo para cruzar los mapas de los factores y que finalmente nos resultaría la pérdida de suelo producto A. El factor de Erodabilidad del suelo K está en función del suelo predominante más la textura, se expresa en [t/ha.mj*ha/mm*hr]. Este factor se determinó en función del suelo predominante y la textura, utilizando la carta edafológica de INEGI ( ), escala 1:250,000 y la metodología propuesta por la FAO (1980) donde se incluye la unidad de suelo según la clasificación de FAO/UNESCO (1980) y la clase textural superficial del suelo (Fig ). El factor LS de longitud y gradiente de pendiente, se determinó en base al plano de pendientes de los modelos digitales de elevación de INEGI y el programa 39

6 ArcView 3.2, ya que estos dan una información más exacta del factor topográfico y magnitud de la pendiente (Fig ). El factor C se determinó utilizando el plano de uso de suelo y vegetación de INEGI (2000), (ver Tabla 4). Para el factor P se decidió utilizar para fines prácticos la unidad, ya que este factor de conservación del suelo contra la erosión, no existe información disponible sobre las obras. Con cada factor se género un mapa, posteriormente se procedió a cruzar todos estos (Fig ), para obtener como resultado los mapas de erosión actual (Fig ) y erosión potencial (Fig ), este se realizó empleando el software ArcView 3.2. PATRÓN TIPO DE SUELO EROSIÓN TOLERABLE (t/ha/año) Servicio de Suelos poco profundos 2.2 Conservación de los sobre roca dura USA Suelos profundos sobre materia cascajosa 11.0 Normas de Hudson para Suelos poco profundos 5.0 los países en desarrollo de alta Erosividad Suelos profundos de 15.0 alta erosividad Normas realistas para la Suelos poco profundos 10.0 agricultura subsistencia de alta Erosividad en laderas fuertes Suelos profundos de 25.0 baja erosividad REDUCCIÓN DE ESPESOR POR SIGLO 0cm 5cm 1cm 8cm 4.5cm 15cm Tabla 2. Erosión tolerable para países desarrollados y en desarrollo.(viramontes 2006). 40

7 4.3. Cartografía de cárcavas Las cárcavas se forman a partir de la erosión laminar y movimiento de masas. Dependiendo de las condiciones geotécnicas de los suelos, principalmente de su capacidad de resistencia a la tensión, los canales naturales desarrollados por el drenaje, se profundizan gradualmente dando lugar a la presencia de cárcavas, estas representan un estado avanzado y complejo de erosión cuyo poder destructivo local es mayor a las otras formas de pérdida de suelo. En las cárcavas actúan diversos fenómenos de erosión como son: erosión superficial, erosión interna y derrumbes, dando como resultado procesos de gran poder destructivo. El análisis de cárcavas se realizó en áreas seleccionadas mediante el siguiente procedimiento: a) Se analizaron las fotografías aéreas en blanco y negro, escala 1:50,000 de INEGI, tomadas en el año Se identificaron las cárcavas y se midió su área por medio de papel milimétrico, b) Se analizaron las cárcavas recientes en imágenes de satélite Landsat VII del 2004, en imágenes Google Earth, del Se digitalizaron las cárcavas sobre las imágenes en Arc View, midiendo el área de cada una de ellas y comparándolas con las anteriores, c) Se compararon ambas áreas y su resultado se presenta en la Tabla 6. 41