Resumen: T-090
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005
Análisis de correlaciones entre geomorfología, vegetación y suelos arenosos, limosos y arcillosos para usos ingenieriles, empleando procesamiento digital de imágenes Sotelo, Rubén Rafael Centro de Geociencias Aplicadas – Facultad de Ingeniería – UNNE Tel./Fax: +54 (03722) 420076 Av. Las Heras 727 – (3500) Resistencia – Chaco – Argentina E-mail:
[email protected] Antecedentes
En nuestra región la llanura impone serias dificultades para localizar yacimientos de suelos arenosos, limosos y/o arcillosos adecuados a cada tipo de obra. Estos tipos de suelos pueden ser detectados con ensayos de laboratorios apropiados, pero en el caso de obras de considerable extensión sería útil contar con criterios geomorfológicos y/o edafológicos que permitan en gabinete identificar locales de posible ocurrencia de cada tipo de suelo por el costo que implica realizar muestreos, principalmente en etapas de anteproyecto. En este sentido, este trabajo tiene como objetivo definir criterios geomorfológicos y edafológicos que permitan distinguir a los suelos en arenosos, limosos y/o arcillosos Debido a que son múltiples las variables que condicionan la ubicación de un determinado tipo de suelo, se considera necesario emplear también herramientas que permitan un análisis multivariable como el procesamiento digital de imágenes. Actualmente se emplean ensayos de laboratorio para caracterizar geotécnicamente a los distintos tipos de suelos. Como estos ensayos necesitan muestras de suelos para ser efectuados, en obras de extensión considerable se torna necesario contar con criterios de gabinete que sirvan de guía para programar las operaciones de exploración y muestreo. Algunas áreas de la ingeniería pueden ser utilizadas como complemento de la geotecnia tradicional, como ser la geomorfología y la edafología, de las cuales existen numerosos trabajos de aplicación en la región. El Centro de Geociencias Aplicadas (C.G.A.) de la UNNE viene trabajando desde hace varios años sobre distintos aspectos geomorfológicos de la región del NEA, haciendo uso principalmente de la interpretación de imágenes aéreas aplicada a estudios hidrológicos, procesos de erosión y organización espacial (POPOLIZIO 1976-1978). Asimismo, existen estudios de suelos con fines agrícolas efectuados por el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), los cuales se realizan desde hace tiempo en toda la Argentina. En particular, la provincia del Chaco se encuentra cubierta por estos estudios en las áreas mas productivas. El procedimiento consiste en identificar distintos ambientes geomorfológicos empleando fotografías aéreas. En cada ambiente se efectúa una descripción de las características de drenaje, resistencia a la erosión, uso de la tierra, material originario del suelo, vegetación, relieve e informaciones adicionales orientadas al uso agronómico del suelo. Asimismo, se presenta un análisis detallado del perfil de suelos hasta profundidades de 1.80 m, indicando en cada estrato los resultados de análisis de granulometría, humedad natural, materia orgánica, pH, componentes químicos, entre otros (INTA, 1980 -1981). Los estudios mencionados indican la conveniencia de combinar la geomorfología y la vegetación para identificar suelos con fines ingenieriles. Sin embargo, la multiplicidad de variables que intervienen en la formación y localización de los mismos hacen imprescindible el empleo de herramientas como el p rocesamiento digital de imágenes. Según NCGIA (1990), el procesamiento digital de imágenes se efectúa a través del Sistema de Información Geográfico (GIS), que consiste en un sistema de hardware, software y procedimientos elaborados para facilitar la obtención, gestión, manipulación, análisis, modelado, representación y salida de datos espacialmente referenciados para resolver problemas complejos de investigación, planificación y gestión. Resulta particularmente útil efectuar análisis multivariables superponiendo distintos tipos de cartas e imágenes. Materiales y métodos
El área de estudio corresponde a un sector de aproximadamente 2000 km2 del Departamento Maipú de la provincia del Chaco, donde se contaba con estudios edafológicos realizados por el INTA y estudios geomorfológicos del Centro de Geociencias Aplicadas. A partir de esta información, la primera etapa del estudio consistió en transferir la información digitalizada de cada serie del INTA al formato raster del software IDRISI versión 2.0 para windows (Sistema de Información Geográfica), para su posterior procesamiento digital. Una vez en el entorno IDRISI, se efectuó el mapeamiento digital de los suelos encontrados en el local de estudio. El criterio utilizado para identificar estos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2005 grandes grupos de suelos en el sector de estudio consistió en utilizar las características granulométricas de cada serie del INTA y compararlas con el criterio de clasificación de TE RZAGHI (1982) que se indica en la Figura Nº 1.
Figura Nº 1. Clasificación granulométrica de suelos - TERZAGHI (198 2)
También se efectuó la digitalización en entorno IDRISI de cada ambiente geomorfológico, tomando como referencia estudios anteriores del Centro de Geociencias Aplicadas. De manera semejante se procedió con el análisis de la vegetación, basándose en la información edafológica de cada serie del INTA. Con toda la información anterior digitalizada y convenientemente georeferenciada se intentó encontrar correlaciones entre los distintos tipos de suelos identificados, la geomorfología y la vegetación, utilizando como herramientas las potencialidades del entorno IDRISI. El procedimiento digital de imágenes que se empleó en este análisis consistió en establecer estadísticamente la mayor o menor probabilidad de ocurrencia de un tipo de suelo en determinado ambiente geomorfológico y clase de vegetación en forma simultánea. Es decir, se intentó establecer para cada valor de píxel de las imágenes de suelo, que valores de píxeles se corresponden en las imágenes de geomorfología y vegetación, y luego procesar esta información en forma estadística. Discusión de resultados
La Figura Nº 2 presenta los suelos encontrados en el local de estudio a partir del análisis de los datos de las series del INTA. En la Figura Nº 3 se indican los diferentes ambientes geomorfológicos obtenidos de estudios previos del CGA y en la Figura Nº 4 se observa la digitalización de la vegetación en formato IDRISI a partir de las series del INTA. Mediante la superposición de estas tres imágenes en forma simultánea y el procesamiento estadístico de los resultados obtenidos empleando el procedimiento que se describe en detalle en SOTELO, 2004 se obtuvieron algunas correlaciones entre la geomorfología, la vegetación y los tipos de suelos identificados.
Figura Nº 2. Digitalización de distintos tipos de suelos
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Figura Nº 3. Digitalización de la geomorfología del sector de estudio
Figura Nº 4. Digitalización de la vegetación del sector de estudio a partir de las series del INTA
Los resultados obtenidos fueron los siguientes: Arcillas: el análisis probabilístico indica que existe cierta correlación entre este tipo de suelo con la vegetación, fundamentalmente en sectores con pajonales, pastizales y sabanas aunque también existe en el bosque alto cerrado. Con respecto a la geomorfología este tipo de suelo aparece en prácticamente todos los ambientes, no detectándose una clara preponderancia en alguno de ello. Cantidad de pixeles 30493 24843 22595 19269 15322 13826 12772 11506 11430
% Incidencia 13% 11% 10% 8% 7% 6% 5% 5% 5%
Correlaciones - Tipo de suelo: Arcillas Vegetación Geomorfología Pajonales Superficies Estructurales Pajonales Derrames Laterales Bosque Alto Cerrado Derrames Laterales Pastizales Derrames Laterales Pajonales Valles y Paleovalles Pastizales Erosiones Naturales Pastizales Valles y Paleovalles Bosque Alto Cerrado Paleoformas Eólicas Bosque Alto Cerrado Valles y Paleovalles
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Arcillas Limosas: Para este tipo de suelo, el análisis probabilístico indica que existe una marcada correlación con los sectores con bosque alto en superficies estructurales, derrames laterales, valles y paleovalles, aunque también están presentes en vegetación de raleras y sabanas en superficies estructurales, derrames laterales y paleoformas eólicas. Cantidad de pixeles 37567 16976 13596 11949 9907 9492
% Incidencia 28% 13% 10% 9% 7% 7%
Correlaciones - Tipo de Suelo: Arcillas Limosas Vegetación Geomorfología Bosque Alto Cerrado Superficies Estructurales Bosque Alto Cerrado Derrames Laterales Raleras Derrames Laterales Raleras Superficies Estructurales Bosque Alto Cerrado Valles y Paleovalles Raleras Paleoformas Eólicas
Limos arcillosos: los resultados obtenidos indican que estos suelos se presentan fundamentalmente en zonas con bosque alto cerrado en derrames laterales, superficies estructurales, paleoformas eólicas y valles y paleovalles: Cantidad de pixeles 342349 232466 207916 179659
% Incidencia 30% 20% 18% 16%
Correlaciones - Tipo de Suelo: Limos Arcillosos Vegetación Geomorfología Bosque Alto Cerrado Derrames Laterales Bosque Alto Cerrado Superficies Estructurales Bosque Alto Cerrado Paleoformas Eólicas Bosque Alto Cerrado Valles y Paleovalles
Arenas limosas: se observa su ocurrencia en sectores con bosque alto en derrames laterales, paleoformas eólicas y valles y paleovalles. También pueden encontrarse estos suelos en zonas con paj onales en valles y paleovalles: Cantidad de pixeles 69054 51517 43545 39515 31075 28556
% Incidencia 22% 17% 14% 13% 10% 9%
Correlaciones - Tipo de suelo: Arenas Limosas Vegetación Geomorfología Bosque Alto Cerrado Derrames Laterales Bosque Alto Cerrado Valles y Paleovalles Bosque Alto Cerrado Paleoformas Eólicas Pajonales Valles y Paleovalles Bosque Alto Cerrado Superficies Estructurales Pajonales Derrames Laterales
Conclusiones
Se han detectado, en algunos tipos de suelos, algunas correlaciones con la geomorfología y la vegetación del sector estudiado, aunque existe bastante dispersión en las mismas. Esto puede deberse a muchas razones, talvez una de ellas a que las geoformas obedecen a un clima pasado diferente al actual (mas seco que el presente), las cuales se encuentran enmascaradas por una vegetación mas abundante a la que existía en su pro ceso de formación. Si bien este trabajo no pretende agotar la discusión sobre el tema, las conclusiones aquí obtenidas indican que la vegetación y la geomorfología solo pueden considerarse como orientativas y preliminares para programar sondeos y tomas de muestras, pero no reemplazarán la realización de los ensayos de identificación de suelos específicos. Bibliografía
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