ESTABLECIMIENTO DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA LA ESTIMACIÓN DE EROSIÓN HÍDRICA EN ZONAS...

ROBERTO PIZARRO TAPIAROBERTO PIZARRO TAPIACAROLINA MORALES CALDERCAROLINA MORALES CALDERÓÓNNLEONARDO VEGA TORRESLEONARDO VEGA TORRES

FRANCISCO BALOCCHI CONTRERASFRANCISCO BALOCCHI CONTRERAS

20092009

ESTABLECIMIENTO DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA LA ESTIMACIÓN DE EROSIÓN HÍDRICA EN

ZONAS SEMIÁRIDAS DE CHILE CENTRAL

Situación crítica

Fragilidad ambiental, los recursos escasos,

la pobreza y la sobreexplotación:

Región de Coquimbo, Chile

General: Evaluar el comportamiento del proceso erosivo en suelos desnudos de la Región de Coquimbo.

Específico: Determinar valores cuantitativos de erosión hídrica, erosión neta, sedimentación y suelo movilizado, en parcelas experimentales con clavos de erosión.

Objetivos

Erosión hídrica

Erosión eólica

Erosión por

laboreo

Erosión hídrica

Proceso de erosión hídrica

Modelos en la evaluación de la erosión hídrica

Parcelas de Clavos de erosión

Parcelas rectangulares a las cuales se les instalan “clavos” que marcan la línea inicial del suelo

Erosión

Sedimentación

aAltura media de suelo (mm)Suelo erosionado o sedimentadoDensidad aparente del suelo (ton/m3)

X = Y * Da * 10En = E - S

Sm = E + S

IV Región de

Coquimbo, Chile.

Área de EstudioElqui

Limarí

Choapa

“Restauración hidrológico forestal y Oasificación: Herramientas claves para el aumento de la productividad de suelos degradados de la Región de Coquimbo”

130clavos

por parcela

3parcelas en cada sector

30 sectores

11.970 mediciones

P1 P2 P3

Clavos

Información pluviométrica:

18 pluviógrafos

Etapas metodológicas:

Revisión bibliográfica

Traspaso digital de la información

Cuantificación de los procesos erosivos

Análisis de los valores cuantitativos y variables físicas del suelo

Análisis y selección de la información pluviométrica

Determinación de las variables pluviométricas

Análisis del proceso erosivo


Revisión de la bibliografía disponible respecto al tema de la erosión hídrica.

Distintas fuentes de información relacionadas con el tema

Material actualizado y sustentado en estudios anteriores afines.


Polígonos de Thiessen:

Tormenta 1..24hTormenta 2..24hTormenta 3

Identificación de tormentas:

Extrapolación de la información de los pluviógrafos al total de sectores en estudio

Identificación de las tormentas ocurridas

Selección de tormentas:

Selección de tormentas considerando plazos variables de 1 a

4 semanas.

Selección de tormentas con un aporte mínimo

de 0,4 mm.

≥ 0,4 mm≥ 0,4 mm


Monto total de precipitación (MTpp)

Intensidad promedio (IT)

Intensidad máxima para 1 hora (Imáx1h)


n bibliográfica

Traspaso digital de la






lisis del proceso

lisis de las características de los suelos en estudio, registros

y el comportamiento del proceso erosivo a lo largo del

fico de los resultados obtenidos, en función de la cantidad de precipitaciones

das y la intensidad de éstas.

Materiales

Principales

Resultados

Resultados promedio: Provincia de Elqui

1,400,61

)IT (mm/hr)

Imáx1h (mm/hr)

15,18

cc)

franco arenoso arcilloso

Erosión

1,14 mm 14,62 ton/ha

Erosión neta

0,63 mm 8,02 ton/ha

Sedimentación

0,51 mm 6,59 ton/ha

Suelo movilizado

1,66 mm 21,31 ton/ha

Situación por parcela

Sector de ejemplo:

Quebrada Honda

Mediciones ParcelaErosión (ton/ha)

Sedimentación (ton/ha)

En (ton/ha)

Sm(ton/ha)

1 & 2

1 10,6017 18,2421 -7,6404 28,8438

2 20,6870 37,8225 -17,1355 58,5095

3 23,9434 12,1930 11,7504 36,1364

2 & 3

1 5,6486 3,0562 2,5925 8,7048

2 6,1650 0,7272 5,4378 6,8922

3 6,1439 1,2014 4,9425 7,3453

3 & 4

1 4,2481 0,0000 4,2481 4,2481

2 4,3027 0,4046 3,8981 4,7072

3 4,0675 0,3558 3,7117 4,4233

10,6017 18,2421 -7,6404 28,8438

20,6870 37,8225 -17,1355 58,5095

23,9434 12,1930 11,7504 36,1364

Situación por parcela

Sector de ejemplo:

Quebrada Honda

Mediciones ParcelaErosión(ton/ha)

Sedimentación (ton/ha)

En (ton/ha)

Sm(ton/ha)

1 & 2

1 7,6477 10,2126 -2,5649 17,8604

2 6,8786 6,6893 0,1893 13,5680

3 7,5851 5,7802 1,8050 13,3653

2 & 3

1 4,9359 1,9602 2,9758 6,8961

2 5,8500 0,6900 5,1600 6,5400

3 5,8450 1,1488 4,6961 6,9938

3 & 4

1 4,0310 0,0000 4,0310 4,0310

2 4,0828 0,3839 3,6989 4,4667

3 5,3000 0,3350 4,9650 5,6350

-2,5649

0,0000

Máximos y mínimos en erosión

Las Cardas: 1,64 mm acumulados = 19,82 ton/ha

El Tambo: 0,63 mm acumulados = 8,07 ton/ha

Provincia de Elqui

Resultados promedio: Provincia de Limarí

2,020,37

)IT (mm/hr)

Imáx1h (mm/hr)

20,10

cc)

franco arenoso

Erosión

0,71 mm 9,74 ton/ha

Erosión neta

0,40 mm 5,49 ton/ha

Sedimentación

0,31 mm 4,24 ton/ha

Suelo movilizado

1,02 mm 13,98 ton/ha


Romeralsillo: 1,01 mm acumulados = 13,99 ton/ha

La Rinconada: 0,48 mm acumulados = 6,40 ton/ha

Provincia de Limarí

Resultados promedio: Provincia de Choapa

2,050,60

)IT (mm/hr)

Imáx1h (mm/hr)

18,04

cc)

franco arenoso

Erosión

0,95 mm 12,31 ton/ha

Erosión neta

0,23 mm 2,83 ton/ha

Sedimentación

0,72 mm 9,48 ton/ha

Suelo movilizado

1,67 mm 21,79 ton/ha

Agua Fría: 1,88 mm acumulados = 24,81 ton/ha

Caracas Los Vilos: 0,52 mm acumulados = 6,54 ton/ha


Provincia de Choapa

Texturas de cada suelo sobre el total de parcelas a

nivel regional

% suelos francos, representan la mayor parte de la región

Sector Cogotí 18, Provincia de Limarí1,81 gr/cc

Sector El Espinal, Provincia de Limarí1,13 gr/cc

Densidad aparente (gr/cc)

Densidades aparentes de los suelos en estudio

Monto total de precipitación promedio Intensidad tormenta promedio Intensidad máxima 1 hora promedio

Pluviógrafos en disposición Norte - Sur

n pluviométrica

Sectores de Norte a Sur

Procesos resultantes para cada ensayo en erosión (E) y sedimentación (S), ordenados de Norte a Sur

Erosión en Ton/ha Sedimentación en Ton/ha

comprobado que mayores porcentajes de limo hacen suelos

s erosionables (González del

Para este estudio, se evidencia un comportamiento similar, aunque

Relaciones entre variables: % limo & erosión

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 10 20 30 40

Erosión (mm)

% Limo

Relaciones disRelaciones disíímiles entre las miles entre las variables por provinciavariables por provincia

Situaciones poco lSituaciones poco lóógicas gicas (>Provincia de (>Provincia de ChoapaChoapa))

En En ElquElquíí y y LimarLimaríí se observan se observan situaciones bastantes lsituaciones bastantes lóógicasgicas

En erosiEn erosióón neta, se encontraron n neta, se encontraron tendencias lineales negativas, tendencias lineales negativas, aunque ello es esperable en aunque ello es esperable en ciertas situacionesciertas situaciones

9

9

4

Donde;E: Erosión, expresado en (mm) y (ton/ha)S: Sedimentación, expresado en (mm) y (ton/ha)En: Erosión neta, expresado en (mm) y (ton/ha)

R-cuadrada = 59.4794 porcientoR-cuadrado (ajustado para g.l.) = 52.112 porcientoError estándar del est. = 0.230937Error absoluto medio = 0.153016Estadístico Durbin-Watson = 2.39016Autocorrelación de residuos en retraso 1 = -0.214247

S = 0.0161145*MTpp + 0.276004*IT - 0.037271*Imáx1h

R-cuadrada = 75.7007 porcientoR-cuadrado (ajustado para g.l.) = 71.2826 porcientoError estándar del est. = 0.276465Error absoluto medio = 0.219129Estadístico Durbin-Watson = 2.00291Autocorrelación de residuos en retraso 1 = -0.0416092

E = 0.0499936*MTpp + 0.525201*IT - 0.143779*Imáx1h

ELQUÍ

AJUSTESAJUSTESMODELOS PRELIMINARMODELOS PRELIMINARPROVINCIAPROVINCIA

Comentarios

Los suelos principalmente francos, además de altos porcentajes de arcilla y arena.

Para densidad aparente, los valores promedio entre sectores y provincias son bastante similares

Amplia variabilidad para los valores de monto total n, intensidad por tormenta e intensidad

xima aproximada para 1 hora.

Erosión y sedimentación presentan grandes fluctuaciones, para el total de períodos

considerados y de Norte a Sur.

Se encuentran tendencias lineales positivas y esperadas en la mayoría de las relaciones

efectuadas.

Comentarios

ROBERTO PIZARRO TAPIAROBERTO PIZARRO TAPIACAROLINA MORALES CALDERCAROLINA MORALES CALDERÓÓNNLEONARDO VEGA TORRESLEONARDO VEGA TORRES

FRANCISCO BALOCCHI CONTRERASFRANCISCO BALOCCHI CONTRERAS

ESTABLECIMIENTO DE UN MODELO MATEMÁTICO PARA LA ESTIMACIÓN DE EROSIÓN HÍDRICA EN

ZONAS SEMIÁRIDAS DE CHILE CENTRAL

B1

EF

4

P

R

Q10

119

12O

M

N

6

H

J

G

5

7

I

8

K

3

L

C2

A

D

Elqui Limarí Choapa

Sectores con pluviógrafos

Sectores sin información pluviométrica

reas de influencia para los pluviógrafos en estudio

Sectores que alimenta Código asociadoCaldera y Damas A

Qda. Honda BEl Chacay B1

Las Cardas CQuitallaco C2

Tangue N°1 DTangue N°2 D3

El Tambo EGualliguaica F

Quebrada Talca F4Barraza GAlcones G5

El Espinal G7El Sauce HCogotí 18 H6Fray Jorge I

La Rinconada JRomeralsillo K

La Coipa K8Pichasca LHuanque M

Las Chinchillas NEl Chilcal O

Yerba Loca O12Atelcura P

Agua Fría P9Tunga Norte P10Carquindaño P11

Cañas del Choapa Q

Cuantificación del proceso individual por evento

Cuantificación del proceso acumulado

Erosión

1,14 mm 14,62 ton/ha

Erosión neta

0,63 mm 8,02 ton/ha

Resultados promedio (valores acumulados)

Sedimentación

0,51 mm 6,59 ton/ha

Suelo movilizado

1,66 mm 21,31 ton/ha

Procesos erosivos:

Provincia de Elqui

Erosión

0,71 mm 9,74 ton/ha

Erosión neta

0,40 mm 5,49 ton/ha


Sedimentación

0,31 mm 4,24 ton/ha

Suelo movilizado

1,02 mm 13,98 ton/ha

Procesos erosivos:


Erosión

0,95 mm 12,31 ton/ha

Erosión neta

0,23 mm 2,83 ton/ha


Sedimentación

0,72 mm 9,48 ton/ha

Suelo movilizado

1,67 mm 21,79 ton/ha

Procesos erosivos:

Provincia de Choapa

Provincia de Choapa


Provincia de Elqui

Provincia de Choapa


Provincia de Elqui

Sedimentación

Provincia de Choapa


Provincia de Elqui

n neta

Provincia de Choapa


Provincia de Elqui

Suelo movilizado

Resultados acumulados promedio de Erosión (E), Sedimentación (S), Erosión neta (En) & Suelo movilizado (Sm), para las provincias en estudio

Procesos Provincia de Choapa


Provincia de Elqui

Se muestran relaciones

variables por provincia

ógicas principalmente en la

Choapa

se observan situaciones

n neta,

tendencias lineales negativas, aunque ello es esperable en ciertas

Relaciones entre variables: pluviometría & procesos erosivos

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 -0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,0 0,5 1,0 1,5 2,00,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0 5 10 15 20

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0 5 10 15 20

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0 5 10 15 20

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,1

0,2

0,3

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

Elqui

Limarí

Choapa

E & Mtpp S & MTpp En & Mtpp Sm & MTpp

E & Mtpp S & MTpp En & IT Sm & MTpp

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