CAPITULO IV

4. METODOLOGIA PARA EL ESTUDIO DEL RIESGO POR EROSION DEL

SUELO.

4.1 PROCESO Y EVALUACION DE LA INFORMACION

Para el estudio de la erosión en la subcuenca del río Portoviejo mediante el

método de la ecuación de pérdidas de suelos (USLE), se requirió de una

serie de datos pluviométricos procedentes de estaciones situadas dentro y

alrededor del área. También se empleó herramientas de los sistemas de

información geográfica (SIG), Arcgis 9.3 Desktop de ESRI, utilizando varias

aplicaciones como: ArcMap, ArcToolbox, para crear entidades geográficas

cuyo resultado es una geodatabase y una representación en modelo digital.

Procedí a recopilar y evaluar información básica de los factores de

edafología, clima, topografía, caudales hidrográficos de la subcuenca y

aspectos agronómicos tomados de las siguientes Instituciones Públicas:

Instituto Geográfico Militar – Geoportal (IGM); Instituto Espacial Ecuatoriano

– Geoportal (IEE); Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca

– Geoportal (MAGAP); Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología

(INAMHI),

4.1.1 MATERIALES

4.1.1.1 Materiales de campo

Carta topográfica de la zona de la subcuenca, GPS (Sistema de

posicionamiento global), cámara digital.

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4.1.1.2 Materiales de gabinete

Imágenes satelitales

o RapidEye – Imagen del 2011; de 3 bandas color rojo, azul y verde,

imagen de 5 metros por pixel.

o Landsat 7 – Imagen del 2010; de 7 bandas siendo las principales las

de color rojo, azul y verde, imagen de 15 metros por pixel.

Formato raster

o Modelo digital de elevación (DEM).

Formato Vectorial

o Cartografía básica del área.

o Capa sectorial de la subcuenca en estudio.

o Capa sectorial de polígonos sobre límites administrativos de la

provincia de Manabí.

o Capa vectorial de polígonos de edafología nacional.

o Capa vectorial de coberturas y vegetación nacional.

o Capa vectorial de uso de suelos nacional.

o Capa de estaciones meteorológicas nacional.

o Capa de ríos simples y dobles nacional.

o Capa de curvas de nivel cada 10 metros.

o Datos climáticos/meteorológicos.

o Datos socio-económicos.

o Datos de campo sobre uso actual del suelo.

o Mapas catastrales.

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4.2 METODOLOGÍA DE INVESTIGACION.

Para el estudio del riesgo por erosión hídrica del suelo en la subcuenca río

Portoviejo, fue combinada con el trabajo de campo y de gabinete, ingresando

los resultados obtenidos en documentos y tabla alfanuméricas facilitados por

el software empleado. Dentro de la metodología también se utilizó la

propuesta del Departamento de Agricultura (USDA), donde es determinada

por la ecuación universal de pérdida de suelo (U.S.L.E). Para el análisis de

la erosión hídrica se utilizaron los sistemas de información geográfica, en la

cual se empleó información temática y gráfica. Para el presente estudio

primeramente se procedió a recopilar información mediantes trabajos de

campo cuya información se analizó con programas digitales como Arcgis y

también se recurrió a datos de estudios anteriores relacionados con los

factores de la ecuación universal a la pérdida del suelo (R,K,LS,C,P), siendo

necesario entrar en contacto con instituciones encargadas de realizar los

estudios geográficos como son: Ministerio de Agricultura, Ganadería,

Acuacultura y Pesca, exclirsen, IGM, para así poder elaborar, ordenar y

codificar la información en una base de datos para el estudio con información

confiable y actualizada, a su vez insertar en el sistema de información

geográfica (S.I.G), los mapas de la provincia y cantones, en cuya información

se obtuvieron los elementos importantes como: estado y uso de la tierra,

drenaje superficial, división de cuencas, subcuenca, curvas de nivel ( cada

10 y 20 metros), geología, erosión hídrica, cuya información son de libre

acceso en las páginas de las instituciones antes nombradas, una vez

obtenida la información alfanumérica se procedió a realizar diferentes

procesos para digitalizar la información como: interpolación, intersección y

edición de tablas, cada uno de los procesos aplicados dieron resultados los

mapas temáticos del área estudiada.

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4.2.1 Tipo de investigación

Se realizó el tipo de investigación analítico – descriptivo. Analítico por su

proposición de plantear hipótesis y sugerir obtener buenos resultados

verdaderos en el área en estudio. Descriptivo por realizar un análisis de

conjunto obteniendo un resultado del problema que es la erosión, lo cual no

existen cambios en el contorno del área estudiada.

Cuadro 4.1 Variables en el estudio de la erosión hídrica.

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Variables Dimensión Indicador Escala Instrumento / investigaciones

Variable dependiente

Erosión hídrica Pérdida de suelo USLE Ton/ha/año Método indirecto USLEVariable dependiente

ErosividadFactor R

Precipitación Formula de Fournier

Valores de precipitación (mm) ArcGis 9.3, spline (herramienta de análisis geo-

espacial en Arcgis.)

ErodabilidadFactor K

Propiedades químicas y físicas del suelo

TexturaArena, limo y arcilla (%) Estudio de suelo – Ministerio de

Agricultura, ganadería, acuacultura y pesca, Observación in situ.

Materia Orgánica

Arena, limo y arcilla Ministerio de Agricultura, ganadería, acuacultura y pesca,

Estructura

ESTRUCTURA Valor Muy fina granular (1mm) 1 Fina granular (1-2 mm) 2 Media gruesa granular (2-10 mm) 3 Blocosa, laminar, masiva 4 Observación en el sitio

Permeabilidad

CLASE COD PERMEABILIDAD- Franco arcilloso 6- Arcilloso arenoso, franco 5

Arcilloso limoso- Franco arcilloso arenoso 4

Franco arcilloso- Arcilloso, franco limoso 3

Franco arenoso, franco- Arenoso, francoso, franco arenoso 2- Arena 1

Valores en base a la textura del suelo.

Factor (L)(S)

- Longitud del terreno- Grado de la pendiente

DEM (Modelo digital de

elevaciones)Metros sobre nivel del mar ArcGis 9.3, observación in situ.

Factor (C) Cobertura vegetalImágenes

Landsat 7 y RapidEye

Tabla de valores del factor C, valores que fluctúan entre 1,0 a 0, 001

Arcgis 9.3

Factor (P) Prácticas de protección Imágenes Protección y cobertura vegetal ArcGis 9.3

4.3 Descripción de la ecuación universal aplicada a la pérdida de suelo

(USLE).

La ecuación universal de pérdida de suelos, USLE, fue diseñada por

Wischmeier y Smith en la época de 1950, como una ecuación matemática

que puede calcular la pérdida de suelos de tierras de usos agrícolas. En la

década de los años sesenta fue ya introducida por la USDA (United States

Department of Agriculture), en planes de conservación y mitigación en suelos

que eran frecuentemente de usos productivos especialmente agropecuario.

En 1978 y 1985 la ecuación de pérdida del suelo (USLE), fue reformulada y

mejorada en nuevas investigaciones de erosión en Estados unidos. En la

actualidad es uno de los modelos que mejor se adapta en los sistemas de

información geográfica para la predicción de erosiones, siendo de muy buena

aceptación en varios países que han realizado análisis interpretativos con

excelentes resultados como México, Colombia, Perú, Chile, etc. Para

muchos investigadores de suelo, lo consideran un método empírico que se

ha venido mejorando hasta perfeccionarlo para desarrollar mejores

interpretaciones en resultados de erosiones.

El modelo U.S.L.E, presenta el siguiente modelo matemático:

A = R * K * L * S * C * P

En donde:

A = pérdida anual de suelo (t/ha*año).

R = Erosividad por la lluvia (hJ*cm/m2*h*año).

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K = Erodabilidad del suelo (ton*h*m2/ha* hJ*cm).

LS = longitud de la pendiente en metros y gradiente (adimensional).

C = Factor cobertura (adimensional).

P = Prácticas de conservación del suelo (adimensional).

Para la investigación del estudio de la erosión hídrica en la subcuenca río

Portoviejo, se estimaron los factores elementales de la Ecuación de Pérdidas

de Suelo, por estar representados por cada elemento de estudio como son:

R (erosividad de la lluvia), K (erodabilidad del suelo), LS (longitud y grado de

la pendiente), C (Factor cobertura). En el factor P (Prácticas de

conservación del suelo), no se realizó el respectivo cálculo por la falta de

información disponible dentro de la subcuenca y por no existir prácticas de

conservación en la zona de estudio.

La obtención de cada valor y de cada variable se describe a continuación.

4.3.1 FACTORES PARA EL CÁLCULO DE LA EROSION HIDRICA

DENTRO DE LA SUBCUENCA RIO PORTOVIEJO.

Para la determinación de los factores de U.S.L.E, se siguieron los siguientes

procedimientos:

4.3.1.1 Calculo de erosividad de la lluvia (factor R)

Es el factor R, que determina la agresividad o erosividad de la lluvia, se

expresa en (Mj*mm/ha*hr*año), definiendo como la capacidad potencial de la

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precipitación en provocar erosión en el suelo por un periodo de lluvia

determinado.

El cálculo de la erosividad de la lluvia sobre el suelo se lo realizó mediante la

ecuación de Arnoldus (1978), fundamentada en el índice de Fournier

utilizado comúnmente en los estudios de influencia del clima en la

erosionabilidad. Se expresa de la siguiente manera:

IF= p2P

Donde:

IF = Índice de Fournier

P2 = Precipitación mensual en milímetros (mm).

P = Precipitación anual en milímetros (mm).

Se considera que para obtener el resultado del factor R, el clima es el de

mayor importancia para el estudio de la erosividad, la intensidad de energía

cinética se da en cada impacto de la lluvia en el suelo y no por la escorrentía

en sí; esto quiere decir que el resultado que obtendremos de aplicar la

formula de Arnoldus (1978), dependerá solamente de la lluvia y es

independiente del escurrimiento del suelo.

Para obtener el resultado de la erosividad fue necesario contar con los

valores de los registros mensuales y anuales de precipitaciones de cada

estación que dispone de datos meteorológicos distribuidos espacialmente en

el territorio de la subcuenca río Portoviejo. En cada obtención de la

información se recurrió a los libros diarios del Instituto Nacional de

Meteorología e hidrología (INAHMI), se tomaron en cuenta los registros de

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precipitaciones desde el año 2000 hasta el 2010, realizando los promedios

de precipitación media anual de 10 años aproximadamente.

Cuadro xxxx. Precipitación anual de las estaciones climatológicas

observadas.

N0 Cantón Código Nombre Coordenada

x

Coordenada

Y

Altitud

(msnm)

Precipitación

media anual

(mm)

1 SAN ANA M034 INAMHI SANTA

ANA

569409 9867116 70 784.0

2 SANTA ANA MB82 TEDEOMIRA –

UTM

568161 9870292 47 711.8

3 24 DE MAYO M447 24 DE MAYO -

JABONCILLO

575490 9850179 140 911.7

4 PORTOVIEJO M005 PORTOVIEJO -

UTM

560426 9884598 41 489.7

5

PORTOVIEJO M274 PORTOVIEJO -

AEROPUERTO

559179 9884349 46 441.7

6 ROCAFUERTE M165 ROCAFUERTE 561740 9898489 21 397.4

7 PORTOVIEJO M461 RIO CHICO -

PECHICHE

565564 9889584 43 638.1

8 CHONE M162 CHONE 613311 9930309 39 1068.1

9 PORTOVIEJO M452 ZAPOTE 612352 9898391 50 1353.0

10 MANTA M074 MANTA -

AEROPUERTO

535213 9894641 12

70.29

Fuente: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología – INAMHI

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Una vez determinada las estaciones climatológicas se las espacializó y

georeferenció creando un archivo en formato Shapefile (shp), de las

precipitación media del área estudiada.

Para la interpolación en el Arcgis 9.3, mediante la herramienta Spatial

Analyst/ interpolatión/; se aplicó el método de Distancia Inversa Ponderada

(IDW), este método se apoya en una excelente continuidad espacial, cuyos

valores más parecidos (en este caso de precipitación), los utiliza mediante el

cálculo del promedio de los puntos de datos de muestra en la vecindad de

cada celda de procesamiento. Cuanto más cerca está un punto del centro de

la celda que se está interpolando, más influencia o peso tendrá en el proceso

de cálculo del promedio. El resultado de la aplicación de interpolación con la

Distancia Inversa Ponderada generó un raster de cada tipo de precipitación

media durante los 10 años estudiados.

Una vez obtenido el raster de precipitación de aplicó la formula de Arnoldus

(1978), fundamentada en el índice de Fournier con la herramienta en Arcgis

9.3 de Spatial Analyst/ raster calculator, cuya función es de ejecutar una

expresión algebraica de línea simple empleando varias herramientas de una

calculadora simple. Mediante esta aplicación se obtuvo el mapa de

erosividad de la lluvia factor R.

Con el respectivo cálculo de la erosividad (R), se aplicó la clasificación del

Índice de Fournier que es una de la metodología que ha sido probada por la

FAO en investigaciones de esta clase de estudios.

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Cuadro xxxx: Categorización de la erosividad (K), propuesta para el estudio.

MJ*mm/Ha*H*Hrs*año Factor R

0 – 50 Ligero

50 – 500 Moderado

500 – 1000 Alta

Mayor a 1000 Muy Alta

Fuente: Índice de Fournier

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