Uni ver sidad Naci onal de Salta Facultad de Ciencias Naturales Ingeniería en Recur sos Naturales y Medio Ambient e
Tesina de grado, realizada para acceder al título de Ingeniero en Recursos Naturales y Medio Ambiente
Tema Aprobado por Resolución R-DNAT-2012-1763
Efecto de tres intensidades de lluvias simuladas sobre el escurrimiento superficial y la pérdida de suelos en laderas quemadas y no quemadas de la Serranía de Mojotoro, Salta, Argentina. T esi st a: Ra mi ro G o n z alo B e rm ú d ez Di re ct o r: D r . An d r és T ála mo Co - D i re ct o r a: In g . An a Ch áv ez
T rib u n al Ex a min ad o r: Dr . Jo s é L u í s Ar z en o In g . P ab l o Al e j an d ro Ca mp o s In g . Jav i e r T o l ab a P é rez
SALTA – ARGENTINA AÑO 2013
Facultad de Ciencias Naturales Ingeniería en Recur sos Naturales y Medio Ambient e
Tesina de grado,
Efecto de tres intensidades de lluvias simuladas sobre el escurrimiento superficial y la pérdida de suelos en laderas quemadas y no quemadas de la Serranía de Mojotoro, Salta, Argentina.
T esi st a: Ra mi ro G o n z alo B e rm ú d ez Di re ct o r: D r . An d r és T ála mo Co - D i re ct o r a: In g . An a Ch áv ez
SALTA – ARGENTINA AÑO 2013
Bermúdez, Ramiro Gonzalo Efecto de tres intensidades de lluvias simuladas, sobre el escurrimiento superficial y la pérdida de suelos en laderas quemadas y no quemadas de la Serranía de Mojotoro, Salta, Argentina. Tesina de grado- 1a ed. – Salta, Argentina : Colección Bosque Nublado, 2013.
ISBN 978-987-29232-0-4 1. Erosión de Suelos. I. Título CDD 551.302
Diseño de tapa e interior: el autor. Fotografía de tapa: Aguilera – Cabrera. Panorámica de una ladera quemada del cerro 20 de Febrero (Bloque BIII y BIV), Salta, Argentina; tomada en noviembre del año 2012, a dos meses de los incendios forestales registrados en la temporada de invierno en la Serranía de Mojotoro. Interior: Ilustraciones y cartografía elaboradas y/o adaptadas por el autor.
© Colección Bosque Nublado 2013 Juramento N° 1242 – Villa Belgrano Salta – CP 4400 - República Argentina Teléfono Nº 0387 4 71 11 94 Celular Nº 0387 154 534 704
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1° edición, abril de 2013 ISBN 978-987-29232-0-4 Impreso en Argentina
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CONTENIDO
Página Nº
PRELIMINARES ..................................................................................................................... 7 RESUMEN .............................................................................................................................. 9 1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 11 2 FUNDAMENTACIÓN DEL ESTUDIO ................................................................................ 13 3 OBJETIVOS DEL ESTUDIO .............................................................................................. 16 3.1 OBJETIVOS GENERALES .......................................................................................... 16 3.2 OBJETIVOS PARTICULARES..................................................................................... 16 4 UBICACIÓN Y VÍAS DE ACCESO .................................................................................... 16 5 EL SISTEMA AMBIENTAL ................................................................................................ 17 6 MATERIALES .................................................................................................................... 23 6.1 MATERIALES .............................................................................................................. 23 6.1.1 HERRAMIENTAS SIG .......................................................................................... 23 6.1.2 MATERIAL CARTOGRÁFICO DIGITAL................................................................ 23 6.1.3 IMÁGENES GOOGLE EARTH ............................................................................. 24 6.1.4 IMÁGENES DemASTER....................................................................................... 24 6.1.5 IMÁGENES ResourceSAT-1................................................................................. 24 6.1.6 HERRAMIENTAS ESPECÍFICAS DEL ESTUDIO ................................................ 25 6.1.6.1 SIMULADOR DE LLUVIAS ............................................................................ 25 6.1.6.2 INFILTRÓMETROS DE DOBLE ANILLO ....................................................... 26 6.1.6.3 HERRAMIENTAS DE MANO ......................................................................... 26 6.1.7 DESCRIPCIÓN DE SUELOS................................................................................ 27 7 MÉTODOS ......................................................................................................................... 27 7.1 DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO............................................... 27 7.2 MODELOS Y TÉCNICAS APLICADAS EN GABINETE Y EN CAMPO ......................... 28 7.2.1 MODELO DE KOSTIAKOV – LEWIS.................................................................... 30 7.2.2 SIMULACIONES DE LLUVIA................................................................................ 30 7.2.3 COBERTURA ....................................................................................................... 34 7.2.4 PENDIENTE Y HUMEDAD ANTECEDENTE........................................................ 35 7.2.5 DETERMINACIÓN DE LA INFILTRACIÓN ........................................................... 36 7.2.5.1 CON SIMULADOR DE LLUVIA...................................................................... 36 7.2.5.2 CON INFILTRÓMETROS DE DOBLE ANILLO .............................................. 37 7.2.6 DESCRIPCIÓN DE SUELOS................................................................................ 38 8 RESULTADOS................................................................................................................... 39 8.1 SUELOS ...................................................................................................................... 39
Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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8.2 CARACTERÍSTICA DE LA SUPERFICIE DE LAS PARCELAS .................................... 42 8.3 RESPUESTAS HIDROLÓGICAS................................................................................. 47 8.3.1 INFILTRACIÓN CON SIMULADOR DE LLUVIA ................................................... 47 8.3.2 INFILTRACIÓN CON INFILTRÓMETRO DE DOBLE ANILLO.............................. 51 8.4 EROSIÓN .................................................................................................................... 51 9 DISCUSIÓN ....................................................................................................................... 54 10 CONCLUSIONES ............................................................................................................ 60 11 RECOMENDACIONES .................................................................................................... 64 11.1 POSIBLES MEDIDAS DE PREVENCIÓN .................................................................. 64 11.2 POSIBLES MEDIDAS DE REMEDIACIÓN................................................................. 67 12 ANEXOS .......................................................................................................................... 71 12.1 CARACTERÍSTICAS INTRÍNSECAS Y EXTRÍNSECAS DE LOS MÉTODOS EMPLEADOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA INFILTRACIÓN .................................. 72 12.2 TABLAS..................................................................................................................... 76 12.3 MAPAS ...................................................................................................................... 79 12.4 MEMORIAS DE LOS TRABAJOS DE CAMPO EN IMÁGENES.................................. 80 12.5 RECOMENDACIONES.............................................................................................. 87 13 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 91
TABLAS TABLA Nº 1: ASOCIACIONES DE SUELOS DEL ÁREA DE ESTUDIO, CON LOS SUELOS DOMINANTES Y SUBORDINADOS QUE LA CONFORMAN (FUENTE: NADIR A. Y CHAFATINOS T. TOMO 1, AÑO 1990) ............................................................................................................................. 20 TABLA Nº 2: UBICACIÓN DE LOS BLOQUES EN EL ÁREA DE ESTUDIO ............................................ 27 TABLA Nº 3: PROPIEDADES DE LOS EXPERIMENTOS DE CAMPO (TOMADO DE DE VIANA ET AL., 2011) ...................................................................................................................................... 37 TABLA Nº 4: ANÁLISIS DE LA VARIANZA PARA Hº A - SUMAS DE CUADRADOS DE TIPO III .............. 43 TABLA Nº 5 : PLANILLA DE CAMPO, REGISTRO DE DATOS SIMULACIONES DE LLUVIA ...................... 76 TABLA Nº 6: P L A N I L L A D E R E G I S TR O D E D A T O S D E I N F I L TR A C I Ó N ................................ 77
FIGURAS FIGURA Nº 1: EROSIVIDAD DE LA LLUVIA (ADAPTADO DE COLOTTI BIZZARRI. 2002) ..................... 11 FIGURA Nº 2: : VARIABLES, PROCESOS, PERTURBACIONES Y ACTIVIDADES ANTRÓPICAS QUE INTERVIENEN EN LA EROSIÓN DEL SUELO (ADAPTADO DE PERRET DURÁN. 2010) ................ 12 FIGURA Nº 3: ÁREAS DE LADERAS INCENDIADAS ....................................................................... 13 FIGURA Nº 4: UBICACIÓN Y VÍAS DE ACCESO ........................................................................... 17 FIGURA Nº 5: ISOHIETAS CLIMÁTICAS ANUALES EN EL ÁREA DE ESTUDIO (FUENTE: INTA) ............ 19 Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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FIGURA Nº 6: EJEMPLO DEL ÁNGULO DE BUZAMIENTO DE LOS ESTRATOS EN UN SECTOR DEL CERRO SAN BERNARDO (BV Y BVI) ............................................................................................. 21 FIGURA Nº 7: MAPA DE PROBLEMÁTICAS AMBIENTALES (ADAPTADO DEL PIDUA, 2003) .............. 22 FIGURA Nº 8: CURVA DE INFILTRACIÓN ..................................................................................... 30 FIGURA Nº 9: MAPA DE UBICACIÓN DE LAS SIMULACIONES DE LLUVIAS ....................................... 32 FIGURA Nº 10: SIMULADOR DE LLUVIAS DE DISTINTAS INTENSIDADES .......................................... 33 FIGURA Nº 11: INSTALACIÓN DE LA BASE Y PARCELA DEL SIMULADOR ......................................... 33 FIGURA Nº 12:CALIBRADO Y LLENADO CON AGUA DEL DEPÓSITO DEL SIMULADOR........................ 33 FIGURA Nº 13: COLOCACIÓN DEL SIMULADOR EN SU BASE ......................................................... 33 FIGURA Nº 14: PARCELA O UNIDAD RESPUESTA Y VOLÚMENES DE ESCORRENTÍA SUPERFICIAL MÁS MATERIAL REMOVIDO ....................................................................................................... 34 FIGURA Nº 15: MEDICIÓN DE LA PENDIENTE .............................................................................. 35 FIGURA Nº 16: PAR DE INFILTRÓMETROS DE ANILLOS EMPLEADOS EN LOS ENSAYOS DE INFILTRACIÓN .................................................................................................................. 38 FIGURA Nº 17: PERFIL CALICATA I ............................................................................................ 40 FIGURA Nº 18: MUESTRAS CALICATA I ...................................................................................... 40 FIGURA Nº 19: PERFIL CALICATA II ........................................................................................... 41 FIGURA Nº 20: MUESTRAS CALICATA II ..................................................................................... 41 FIGURA Nº 21: HUMEDAD ANTECEDENTE (HºA) MEDIA, EN TANTO POR UNO, EN LADERAS QUEMADAS Y NO QUEMADAS POR BLOQUE .......................................................................................... 42 FIGURA Nº 22: PORCENTAJE DE COBERTURA EN EL ÁREA DE ESTUDIO, EN LADERAS QUEMADAS Y NO QUEMADAS POR BLOQUE............................................................................................. 43 FIGURA Nº 23: PENDIENTE MEDIA EN EL ÁREA DE ESTUDIO, EN LADERAS QUEMADAS Y NO QUEMADAS POR BLOQUE .................................................................................................. 44 FIGURA Nº 24: BI Y BII, LADERA QUEMADA ................................................................................ 45 FIGURA Nº 25: BI Y BII, LADERA NO QUEMADA........................................................................... 45 FIGURA Nº 26: BIII, LADERA QUEMADA ...................................................................................... 46 FIGURA Nº 27: BIII AL BVI, LADERA NO QUEMADA ...................................................................... 47 FIGURA Nº 28: GRÁFICOS DE INFILTRACIÓN (%) DETERMINADA CON SIMULADOR DE LLUVIA, EN LADERAS QUEMADAS Y NO QUEMADAS POR BLOQUE .......................................................... 48 FIGURA Nº 29: CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN POR INTENSIDAD DE LLUVIA SIMULADA .................... 49 FIGURA Nº 30: PORCENTAJE DE ESCORRENTÍA POR INTENSIDAD DE LLUVIA SIMULADA, EN LADERAS QUEMADAS Y NO QUEMADAS POR BLOQUE......................................................................... 50 FIGURA Nº 31: EROSIÓN REGISTRADA POR INTENSIDAD DE LLUVIA SIMULADA, EN LADERAS QUEMADAS Y NO QUEMADAS POR BLOQUE......................................................................... 52 FIGURA Nº 32: CONCENTRACIÓN DE SEDIMENTOS (CS) POR LADERA E INTENSIDAD DE LLUVIA SIMULADA ....................................................................................................................... 53 FIGURA Nº 33: GRÁFICO IDEAL DE LA POSIBLE TASA DE INFILTRACIÓN SOBRE UNA LADERA .......... 55 FIGURA Nº 34: ZONA URBANA DE INFLUENCIA DIRECTA DE LOS BLOQUES BII AL BVI.................... 59 FIGURA Nº 35: MATERIAL REMOVIDO ........................................................................................ 61 FIGURA Nº 36: MATERIAL REMOVIDO I ...................................................................................... 61 Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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FIGURA Nº 37: ESTADO DE LAS LADERAS EN LOS CERROS SAN BERNARDO Y 20 DE FEBRERO, AL DÍA 22/2/2013 ...................................................................................................................... 63 FIGURA Nº 38: FACTORES INTRÍNSECOS Y EXTRÍNSECOS QUE INTERVINIERON EN LA DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN, SEGÚN EL MÉTODO EMPLEADO ........... 72 FIGURA Nº 39: ETAPAS DE LA EROSIÓN HÍDRICA (FUENTE: WWW.ROLF.DERPSCH.COM) ............... 73 FIGURA Nº 40: TRAYECTORIA DE LAS PARTÍCULAS DEL SUELO DESPRENDIDAS TRAS EL IMPACTO DE LA GOTA DE LLUVIA (ADAPTADO DE MÁRMOL, 2008) .......................................................... 74 FIGURA Nº 41: MAPA BASE DE INCENDIO .................................................................................. 79
Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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Agradecimientos A quien me tendió dos manos cuando me hallaba solo, desahuciado y sin nadie más a quien acudir, al Dr. Andrés Tálamo, mi Director de tesina e ideólogo del tema desarrollado en las próximas páginas. A mi Co-Directora la ingeniera Ana Chávez por su colaboración en la producción de datos y su posterior análisis. Al Subsecretario de Prevención y Emergencias del municipio capitalino Dr. Gastón Galíndez por brindarme apoyo logístico al facilitarme la gestión y la movilidad para ingresar al área de estudio. A la Subsecretaría de Saneamiento Ambiental, Secretaría de Ambiente y Servicios Públicos Municipalidad de Salta en el nombre de la Sra. Susana E. Pontussi, gracias por su apoyo, ideas, recomendaciones y gestión. A quienes también me apoyaron técnica y moralmente con un continuo y creciente acompañamiento en las diversas actividades de campo sin los cuales este trabajo no se hubiera realizado Flavio Luis Ferreyra, Adolfo Gustavo Resina, Gabriel López, y a las futuras Ingenieras en Recursos Naturales y Medio Ambiente mis queridas compañeras María Lina Aguilera, y Cintia Noemí del Valle Cabrera (Recíbanse pronto. Espero. Hay mucho por hacer todavía). Al geólogo Pablo Kirschbaum de la cátedra de Suelos, Escuela de Geología Facultad de Ciencias Naturales con quien describimos los suelos del área de estudio
por su honorable actitud ante la vida, palabra amiga, asesoramiento y recomendaciones. Al ingeniero Pablo Campos quien también ante cualquier inquietud supo satisfacer mi falta de conocimiento. A las ingenieras María Paulina Cabrera y Liliana Pérez de la cátedra de Edafología, Escuela de Agronomía Facultad de Ciencias Naturales por facilitarnos herramientas para realizar los trabajos de campo. A los docentes de la Facultad de Ciencias Naturales que hicieron próspero y a la vez agradable mi paso por las aulas, de quienes conservo lecciones de vida. Al Personal de Apoyo Universitario de nuestra facultad Biblioteca, Departamento de Alumnos, y Mesa de Entradas por la atención, el asesoramiento y la gestión que me brindaron. A la Dirección de Becas de la Universidad Nacional de Salta y al Programa de Becas Bicentenario para Carreras Científicas y Técnicas por su también confianza en mi persona. Al Tribunal Examinador por sus contribuciones enriquecedoras para con este trabajo final. A mi familia, amigos del barrio y compañeros de estudios, todos, por el día a día en esta Universidad Nacional de Salta.
Este trabajo está dedicado
a Rafaela del Carmen Viñazca mi mamá madre de los cientos de hijos que soy en este paso a paso por la vida
y mientras queda aliento todavía
a Ella, que no era Ella, sino otra Ella; síntesis exhaustiva de cuanto busco y amo.
Esta tierra es hermosa Esta tierra es hermosa. Crece sobre mis ojos como una abierta claridad asombrada. La nombro con las cosas que voy amando y que me duelen: montañas pensativas, lunas que se alzan sobre el chaco como una boca de horno de pan recién prendido, yuchanes de leyenda en donde duermen indios y ríos esplendentes, gauchos envueltos en una gruesa cáscara de silencio y bejucos volcando su azulina inocencia. Todo eso quiero. Y hablo de contrapuntos encrespados y de lo que ellos paran virilmente sangrientos cuando el vino en la muerte es un adiós morado.
Esta tierra es hermosa. Déjenme que la alabe desbordado, que la vaya cavando de canto en canto turbio y en semilla y semilla demorado. Ocurre que me pasa que la pienso despacio y que empieza a dolerme casi como un recuerdo, y sin embargo, triste, la festejo. Mato los colibríes que la elogian como quien apagara los pétalos del aire, hondeo como un niño ángeles y campanas y cuando así, dolido, la desnudo, cuando así la lastimo, me crece, ay, una lágrima en la que apenas si me reconozco.
Digo que me le entrego. Digo que sin saber la voy amando, y digo que me vaya perdonando y en un perdón y en otro que le pido digo que alegremente voy sangrando. Ma n u e l J . C a s t i l l a , P o e t a .
PRELIMINARES Por aquí y por allá, en mi pasado, a inicios de ese otoño del año 2004, en una ocasión durante las primeras clases que tomé de la materia Introducción a Los Recursos Naturales, una mañana de lunes, la profesora Ramona Ignacia Moreno, entre otras recomendaciones nos aconsejó que nuestro tiempo de permanencia en la Universidad Nacional de Salta jamás debía perderse y, por lo tanto, que incluso si caminábamos por sus pasillos en los ires y devenires de un estudiante, debíamos aprovechar el recorrido para leer los afiches, panfletos y demás papeles que estuvieran adosados en las paredes a modo de transparentes informativos. Y es así que, tras mucho leer, en una ocasión di con uno que invitaba a inscribirse y participar de la actividad intitulada Taller de Diseño de Estudios de Campo para el Campo de la Biología. Pero, no me quedaba muy en claro ¿estaba dirigida a estudiantes de Biología nada más? -No lo sabía- y me acerqué a preguntar si podía asistir, por las dudas, unos días antes de su inicio. Fue así que, con el soporte científico que significaron y significan para mi Andrés Tálamo y Carlos Trucco entre otros profesionales, me introducí en el diseño de estudios de campo para, fundamentalmente adquirir la conciencia de que en primera instancia hay que conocer de qué se trata aquello en, ó sobre, lo que vamos a trabajar, para luego, una vez incorporado el conocimiento, iniciar su comprensión en el marco conceptual pero también cotidiano del sistema y subsistema en el cual se encuentre inmerso nuestro objeto de estudio para entonces, una vez logrado aquello, si correspondiere y fuéramos capaces, cuestionarlo haciéndonos preguntas y de esa manera, en un ir y venir dinámico desde su conocimiento a su comprensión, lograr sentir -esto- que nos mueve vehementemente a invertir energía, esfuerzo, tiempo y otros recursos escasos. Lo que indica que uno quiere aprehenderla hasta hacerla de uno mismo. Sólo así, lo supe más adelante, uno se encontraría en condiciones de establecer pautas idóneas de manejo o como se quiera llamar a la espiral de mejora continua que va desde establecer pautas de conservación al establecimiento de pautas de aprovechamiento y viceversa, en pos de un renombrado e idealizado manejo sustentable de todo recurso. Hoy, todo sobrevive todavía en mi corazón. Y como ya me lo adelantara en una ocasión el profesor José Fernando Aramayo
lo poco o mucho que he conocido y Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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comprendido en los últimos años fue puesto en práctica para la producción y registros de datos, y en sus diversos análisis, hasta llegar a la redacción intelectual y estructural del presente trabajo de tesina, donde enfoco en el componente suelo de parte de las laderas de exposición oeste de la Serranías de Mojotoro y áreas de influencia, en un intento de responder a su posible respuesta o, respuestas, hidrológicas ante las lluvias estivales acaecidas luego de los incendios registrados en el invierno del año 2012. Ello, sin pasar por alto los otros componentes del sistema ambiental donde ese suelo se encuentra inmerso como, de igual manera, tampoco el marco institucional, político, económico, sociocultural y geográfico en los cuales surge a la luz este nuevo trabajo de investigación.
Ciudad de Salta - rgb. 2013
Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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RESUMEN Recurrente en la Serranía de Mojotoro Salta-Argentina durante la época de invierno, el fuego es una perturbación natural o antrópica que puede afectar a su cobertura vegetal pudiendo originar cambios en las propiedades físicas del suelo, como lo es puntualmente la capacidad de infiltración que interviene en la producción de escorrentía y erosión. En este trabajo se midió, con un simulador de lluvias, el efecto de tres intensidades de lluvias simuladas durante 20 minutos sobre la infiltración, el escurrimiento superficial y la pérdida de suelos en laderas del citado relieve. Evaluándose Estado de la Ladera (quemada - no quemada) e Intensidad de lluvia (75 - 110 - 145 mm/hs) de los cuales, mediante un arreglo factorial, surgen 6 tratamientos que se realizaron a su vez en 6 Bloques definidos al azar. Las Variables Respuesta en cada unidad experimental fueron: Volumen de agua recogido, Capacidad de infiltración, Sedimentos arrastrados, Pendiente y Porcentaje de Cobertura (%C) y Humedad Antecedente del Suelo (HºA). Registrándose también las covariables Forma de Laderas y Estructura Vertical de la Vegetación. Para laderas quemadas y no quemadas, el %C fue del 0 y 100% respectivamente, observándose diferencias cualitativas en su composición. Las Pendientes fueron mayores en los Bloques BI y BII (Cº San José). Y la HºA varió significativamente bloque a bloque, sin mostrar variaciones estadísticas en cuanto al Estado de las Laderas. Las Intensidades de lluvias simuladas, los Bloques y marginalmente la HºA resultaron determinantes en la obtención de la Capacidad de Infiltración con el simulador. Obteniéndose que fue menor en laderas afectadas y que aumentaba en la medida en que se aumentaba la intensidad de lluvia hasta alcanzar un máximo de 144,23 mm/hs. Valor, que al ser contrastado con aquel que luego se determinó con infiltrómetros de doble anillo (máx.: 574 mm/hs) se concluyó que la Capacidad de Infiltración Real debe hallarse en algún punto situado por encima de los valores que se obtuvo con el primer método y, puntualmente en laderas, por debajo de aquellos determinados con el segundo.
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RESUMEN
Las mayores pérdidas de suelo se detectaron en laderas incendiadas. Y aquellas laderas no quemadas donde se emplazan los bloques BIII a BVI serían las que cuentan con una protección máxima porque, si bien se registró importantes volúmenes de escorrentía, ésta no acarreó partículas de suelo. Ello, contrasta con los resultados de laderas quemadas de estos mismos bloques, donde las pérdidas de materiales fueron extraordinarias (2,114 Mg/ha/evento de 20´). El Cº San José no implica emergencia ambiental, si prevención. Y coincidentemente con la mayor intensidad del fuego, en los bloques BIII-BIV (Cº 20 de Febrero) y BV-BVI (Cº San Bernardo) escorrentía y materiales removidos, en estas nuevas condiciones del ambiente, podrían afectar a 55 Unidades Ciudad durante y luego de eventos de 20´ de lluvia, lo que supera ampliamente las 35 que serían afectadas de no existir la perturbación. Se recomienda educar ambientalmente, continuar con los estudios iniciados y realizar obras de bioingeniería.
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1 INTRODUCCIÓN El suelo es un recurso natural que en su aprovechamiento, sustentable o no, puede ser objeto de perturbaciones de origen natural o antrópicas de distintas magnitudes, ante las cuales, emergen efectivamente cambios a nivel de uno o más ecosistemas. Y el fuego es una de esas perturbaciones naturales o antrópicas que en mayor o menor medida lo puede dejar desprotegido (Hernández Valencia, 2002), porque afecta directamente a la cobertura vegetal de ese suelo y puede también producir cambios en sus propiedades físicas, siendo uno de los efectos indirectos resultantes la disminución en su capacidad de infiltración (Elwell & Stocking, 1976. Citado por Llovet et al., 1994). A lo que se le suma la lluvia que es un agente activo que actúa sobre el suelo que es un agente pasivo (Colotti Bizzarri, 2002). Y el impacto de las gotas de agua sobre su superficie puede conducir a la desagregación del mismo. Para luego, continuar el proceso con la reorganización de parte de ese material removido, lo que provoca el sellado o encostramiento de la superficie y con ello el taponamiento de los poros del suelo, apareciendo horizontes de baja conductividad hidráulica (Llovet et al., 1994), y el descenso de la rugosidad superficial (Regüés et al., 2002). La erosividad de la lluvia (Figura Nº 1) es quien entonces se pone de manifiesto en cada evento de lluvia de acuerdo a una serie de variables que les son propias, y que en conjunto pueden dar por resultado una mayor o menor afectación del suelo.
Figura Nº 1: Erosividad de la Lluvia (Adaptado de Colotti Bizzarri. 2002)
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1 INTRODUCCIÓN
En principio la capacidad de infiltración y la cantidad de material removido serán consecuencias del estado en general de las laderas. Siendo las variables, procesos, perturbaciones y actividades antrópicas que intervienen en mayor o menor grado en la pérdida de suelo las que se muestran en el siguiente gráfico (Figura Nº 2). Donde, como se puede apreciar, éstas se relacionan al clima, las condiciones edafológicas, la topografía, la vegetación, los usos del suelo, la vegetación y el factor fuego. Siendo de todas ellas el fuego y, luego de él como ya se dijo, puntualmente la lluvia quien actúa de forma activa al incorporar energía al sistema erosivo, provocando la disgregación de las capas superficiales del suelo y generando la escorrentía. El suelo presenta una mayor o menor resistencia, dado que es un factor eminentemente pasivo, mientras que la topografía y los usos del suelo, actúan como amplificadores o retardadores del proceso (Perret Durán, 2010). Pero los materiales removidos por la acción erosionante de las lluvias y de la escorrentía superficial no necesariamente se pierden, sino que pueden ser reubicados en otro sitio de la ladera (García Jiménez et al., 1995). Lo cual no
Figura Nº 2: : Variables, procesos, perturbaciones y actividades antrópicas que intervienen en la erosión del suelo (Adaptado de Perret Durán. 2010)
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1 INTRODUCCIÓN
implica una pérdida instantánea de suelo, sino retardada en el tiempo, resultando menor en la medida en que esos materiales sean fijados al suelo por la vegetación. Y para ello es necesario que transcurra el tiempo y, según De Bano et al. (1996), el tiempo de recuperación de las laderas incendiadas en la Provincia Biogeográfica Madrense, México, puede llevar entre 3 y 14 años durante los cuales, Cerdá (1998), asegura que el descenso de la erosión que se vaya registrando puede verse alterado debido a una irregularidad de la distribución de las precipitaciones.
2 FUNDAMENTACIÓN DEL ESTUDIO Durante el transcurso del invierno del año 2012 se produjeron importantes incendios en la Serranía de Mojotoro (Salta, Argentina) que dejaron extensas áreas de laderas sin cobertura vegetal (Figura Nº 3), quedando los suelos de las zonas afectadas sin protección ante los elementos climáticos. Los suelos representan al componente ambiental edáfico cuya existencia es crucial para el funcionamiento de muchos procesos,
entre
los
cuales
cabe
mencionar a los hidrológicos (Deyanira Lobo et al., 2003). Asimismo, es conocido que el factor fuego
destruye
la
vegetación,
pero
también destruye la cubierta orgánica muerta
del
suelo
como
lo
son
la
hojarasca y el mantillo, modificando entre otros factores la capacidad de infiltración Figura Nº 3: Áreas de laderas incendiadas
que los suelos poseen naturalmente. Porque
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ellos
están
constituidos
por
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2 FUNDAMENTACIÓN DEL ESTUDIO
partículas agregadas en unidades estructurales especialmente bajo la influencia de la materia orgánica y de la arcilla (Porta Casanellas, 1999). Dicha estructura u ordenamiento interno de los suelos, que hace posible que ellos sean capaces de mantener la vida, puede llegar a ser modificada también por el fuego al producirse la alteración de esa materia orgánica y de esas arcillas. Además, la destrucción de su estructura superficial altera el intercambio de gases, agua y calor entre el suelo y la atmósfera y por ende dificulta la emergencia de las plántulas (Llovet López, 2005) y favorece la escorrentía superficial. Entre tanto, también las temperaturas elevadas que pudiere alcanzar un evento pírico natural o no, pueden alterar la textura del suelo superficial si son superiores a los 200 – 300 ºC como asimismo inducir repelencia al agua o aumentar o eliminar la existente dependiendo de la cantidad y tipo de combustible consumido (Fernández et al., 2011). En resumidas cuentas, se tendrá entonces que la pérdida del manto de vegetación natural del suelo y/o de la materia orgánica, ya sea por cuestiones de cambios de su uso o debido a episodios de incendios forestales de distintas magnitudes, deja al recurso suelo desprotegido en muchos aspectos, entre los cuales debemos incluir también a las energías erosionantes de los elementos climáticos como son las precipitaciones de distintas intensidades y los vientos (Mármol, 2008). En el caso de la erosión hídrica producida por la lluvia, ésta se debe al golpeteo de las gotas de lluvia sobre el suelo y al escurrimiento superficial de los volúmenes de agua de las precipitaciones que no logran infiltrar en el suelo y que escurren libremente sobre él en dirección de las depresiones naturales del terreno. A todo esto, como ya se adelantó, la infiltración del agua de lluvia en el suelo se ve seriamente disminuida ante la pérdida total o parcial de la cobertura vegetal y/o de la materia orgánica, circunstancia esta en la que el suelo queda expuesto a la energía erosionante de cada gota de lluvia. Y cada gota de lluvia que llega al suelo y no es interceptada por la vegetación y/o la materia orgánica, primero lo disgrega (Michelena, 2008) y luego, por salpicadura de las pequeñísimas partículas disgregadas, éstas últimas, en parte, pueden efectivamente taponar o sellar los poros del suelo, ante lo cual la infiltración se restringe aún más. Pero también, y continuando con el proceso de erosión, esas partículas pueden ser transportadas por los flujos superficiales del agua de la lluvia con la consecuente pérdida de suelo dado que, por un lado, el escurrimiento superficial arrastra las partículas disgregadas y a su vez ese flujo también puede alcanzar velocidades importantes pudiendo adquirir la energía necesaria para dar lugar a erosión laminar, en surcos o en cárcavas (Perret Durán, 2010). Y todo lo anterior se ve efectivamente
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2 FUNDAMENTACIÓN DEL ESTUDIO
agravado por la longitud y el grado de la pendiente del terreno por donde se producen los escurrimientos superficiales o, dicho de otra manera, por donde drena naturalmente el agua superficial (Villanueva et al., 2004). Los procesos naturales mencionados se producen en la Serranía de Mojotoro, donde cabe destacar que, a pesar de que por ordenanza municipal Nº 5704, artículo 141, se declara de interés municipal la protección y mejora de los bosques que las cubren desde el parque industrial hasta el río Mojotoro, toda el área está afectada por incendios recurrentes en invierno, la extracción de mantillo y de leña y la diseminación de residuos. Todo ello, facilitando la desestabilización de laderas y de los taludes de los accesos, de una manera u otra, predisponen deslizamientos y pérdida gradual del escaso perfil del suelo de este relieve positivo en la época de verano cuando se registran lluvias y escurrimientos superficiales. Esto lleva a pensar que, fundamentalmente, el estado de las laderas (suelo, tipo, estructura y porcentaje de cobertura; pendiente, perturbaciones, etc.) sumado al volumen de agua de lluvia que cae en un intervalo definido de tiempo puede dar diferentes resultantes. Y en el caso puntual de perturbaciones como los incendios, las temperaturas que actúan en la superficie del suelo para que, una vez que el suelo está en alguna medida afectado, se haga efectivo el potencial degradativo de la lluvia que también se manifiesta en la superficie, ya sea por el impacto directo de la gota y/o como consecuencia de la escorrentía superficial (Llovet López, 2005). Entonces, es que toman relevancia la duración, frecuencia e intensidad de las precipitaciones porque pueden implicar altos volúmenes de agua caída en poco tiempo y así la liberación de enormes cantidades de energía, cuyas consecuencias se hacen visibles con las elevadas pérdidas de suelo, abarrancamientos, socavamientos, desprendimientos (López Bermúdez et al., 1992-93) e inundaciones como las que se ponen de manifiesto en las calles inmediatas a las Serranías de Mojotoro cuando, por entonces, se anegan con agua barrosa y rocas de distintos tamaños ocasionando en conjunto trastornos durante y después de cada precipitación. En este marco es que, en los trabajos realizados para la elaboración de esta tesina, se simularon precipitaciones de distintas intensidades sobre las laderas quemadas y no quemadas de la Serranía de Mojotoro en dos tramos en los cuales ésta colinda con áreas naturales y con establecimientos urbanos, para evaluar los posibles efectos de las precipitaciones, el estado y la pendiente de las laderas, la Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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2 FUNDAMENTACIÓN DEL ESTUDIO
cobertura del suelo y su interacción con los eventos de fuego sobre el escurrimiento superficial de las lluvias de verano y sobre la cantidad de material removido en vistas de los incendios acaecidos en el invierno del año 2012.
3 OBJETIVOS DEL ESTUDIO 3.1 OBJETIVOS GENERALES •
Conocer el efecto de la intensidad de las lluvias y su relación con los incendios de las laderas, sobre la escorrentía y el material removido, en un tramo de las laderas de exposición oeste de la Serranía de Mojotoro, Salta, Argentina
3.2 OBJETIVOS PARTICULARES •
Determinar la Capacidad de infiltración, con simulador de lluvias y con infiltrómetro de anillos, en sectores quemados y no quemados.
•
Evaluar el efecto de tres intensidades de lluvias simuladas sobre el volumen de la escorrentía superficial y la infiltración en áreas quemadas y no quemadas.
•
Evaluar el efecto de tres intensidades de lluvias simuladas sobre el volumen de material removido en áreas quemadas y no quemadas.
4 UBICACIÓN Y VÍAS DE ACCESO El área de estudio se encuentra ubicada en la provincia de Salta, en su departamento Capital y, situada al Este de la Ciudad de Salta, corresponde a las laderas de la Serranía de Mojotoro hacia el Noroeste del Valle de Lerma (Figura Nº 4). Se emplaza en una superficie aproximadamente de 760,34 hectáreas distribuidas en una faja de laderas de terreno colinado de exposición oeste, que se desarrolla longitudinalmente entre los extremos 24º 41´16,8” y los 24º 48´32,4” de latitud sur y flanquea parte del municipio capitalino y de la localidad de Vaqueros. De la superficie total, aproximadamente el 7,5 % (57,17 hectáreas) corresponde a zonas quemadas en los incendios acaecidos en invierno del año 2012.
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4 UBICACIÓN Y VÍAS DE ACCESO
Figura Nº 4: Ubicación y Vías de Acceso
Al área se puede acceder directamente desde las dos ciudades mencionadas que se encuentran en el Valle de Lerma y, puntualmente al cerro San Bernardo, por el teleférico. Pero también se puede acceder desde el Valle de Sianca, sito al Este del anterior, por Acceso Norte de la Ciudad de Salta y por la Ruta Nacional Nº 9.
5 EL SISTEMA AMBIENTAL En el presente capítulo, se describe al sistema ambiental como un todo incluido el ser humano y sus aspectos políticos, sociales, económicos y culturales. Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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5 EL SISTEMA AMBIENTAL
Constituyéndose este en una tesis amplia del concepto ambiente lo cual, en el marco del presente trabajo, resulta fundamental a la hora de diseñar los estudios de campo, analizar los resultados y realizar las conclusiones en pos de proponer posibles recomendaciones. La zona corresponde a formaciones colinadas que tienen su desarrollo en el sentido meridiano por lo cual resultan transversales a la dirección de las masas de aire húmedo provenientes del sector Este. La exposición Oeste de las laderas en estudio les impone muchas horas de insolación. En ellas, las pendientes pueden superar el 100 % en algunos casos. En su mayoría están cubiertas por bosques de ecotono formados por árboles, hierbas, arbustos, lianas, epífitas pero también por cactáceas del género Opuntia correspondiendo en conjunto a Yungas y Chaco Serrano, pero también es posible observar grandes afloramientos rocosos entre suelos de apenas 10 cm de profundidad o menos. El agua producida en ellas fluye por las propias laderas y por sus quebradas hacia el Valle de Lerma engrosando los caudales dos cuencas vecinas. El clima en el área es del tipo Subtropical Serrano con estación seca. La temperatura media es de 21 °C en enero y de 11 °C en julio. La precipitación media anual es de 600 - 800 mm (Figura Nº 5), con veranos lluviosos e inviernos secos (Bianchi y Yáñez, 1992). Las precipitaciones que se registran en el área de estudio durante el período estival son de origen orográfico, denominándose en tal sentido Lluvias Orográficas y las Lluvias Horizontales (Bianchi et al., 2005). Por otra parte, también se producen en invierno las llamadas lluvias horizontales. Éstas, resultan ser un fenómeno natural propio de bosques nublados como los de nuestras Yungas. Corresponden, al proceso de contacto constante de nubes bajas o bruma con la vegetación presente en estas áreas, lo que ocasiona que las plantas, que están más frías que las masas húmedas, condensen la humedad del ambiente formando gotas de agua que escurren por las hojas, ramas y tallos y precipitan sobre el suelo.
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5 EL SISTEMA AMBIENTAL
En cuanto al efecto de las lluvias que se registra en la zona, como dato histórico se conoce que durante el
verano
de
2008
y,
como
consecuencia de las precipitaciones, en el camino de acceso al cerro San Bernardo
se
produjeron
deslizamientos de taludes rocosos que corresponden, posiblemente, a los más importantes de los últimos tiempos,
comprometiendo
por
entonces seriamente la estabilidad del mismo (Marcuzzi et al., 2009). En la zona de estudio se destacan entre otros los cerros San Bernardo (1447 msnm), 20 de Febrero (1446 msnm), el denominado Cerro de la Virgen (1503 msnm), ubicado en Tres Cerritos y el Cº San José (1381 msnm), este último, en el extremo norte del área de estudio, ya frente a
Figura Nº 5: Isohietas climáticas anuales en el área de estudio (Fuente: INTA)
la localidad de Vaqueros (Fuente: Google Earth). En cuanto a la geología, el material original es derivado de rocas precámbricas y ordovícicas como esquistos, pizarras, filitas, cuarcitas, areniscas y lutitas, las que dan lugar junto a otros factores como el clima, la vegetación, el relieve y el tiempo (Porta Casanellas, 1999), a que el componente ambiental edáfico esté constituido por las Asociaciónes de Suelos denominada La Quesera - La Quesera Chica / Quebrada de los Jarros - Las Tienditas según lo descripto por Nadir y Chafatinos, (1990), los cuales confeccionaron un Mapa de suelos de Salta a escala 1:500.000. El detalle de las dos asociaciones con los suelos dominantes y subordinados que las conforman figura en la (Tabla Nº 1).
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5 EL SISTEMA AMBIENTAL
Tabla Nº 1: Asociaciones de suelos del área de estudio, con los suelos dominantes y subordinados que la conforman (Fuente: Nadir A. y Chafatinos T. Tomo 1, año 1990)
Suelos Asociación
Dominantes
Subordinados
La Quesera
La Quesera
Quebrada de los Jarros
La Quesera Chica
La Quesera Chica
Las Tienditas
Entre tanto, el relieve y geomorfología del área corresponde al propio bloque positivo de la sierra de Mojotoro. Bloque tectónico que adquirió su conformación actual durante los ciclos diastróficos del Terciario superior y manifestaciones tardías del Cuartario, cuando se elevaron y fracturaron y se evidenció el actual buzamiente hacia el este. Desde entonces la sierra de Mojotoro comenzó a sufrir un proceso de erosión que dio lugar a las geoformas que vemos actualmente, producto de la incisión de una red hidrográfica que se ajusta a las formaciones litológicas presentes (Ruiz Huidobro, 1968). Toda el área de estudio corresponde a bosques nativos en distintos grados de conservación. La vegetación es un componente ambiental que para la zona está constituido por tipa (Tipuana tipu), cebil colorado (Anadenanthera colubrina), lapacho rosado (Handroanthus impetiginosus), molle (Schinus areira), arca (Acacia visco), yuchán (Ceiba chodatii), cardón (Trichocereus terscheckii) y todo ello entre pastizales de Paspalum commune, Setaria parviflora, Nassella neesiana, cebil colorado (Anadenanthera colubrina var. Cebi)l, virarú (Ruprechtia laxiflora), palo i`tinta (Achatocarpus praecox), carica (Carica quercifolia), cucharero (Porlieria microphylla), peje (jodina rombifolia), horco quebracho (Schinopsis marginata), churqui (Acacia caven), tusca (Acacia aromo), garabato (Acacia praecox), horco cebil (Parapiptadenia excelsa) canelón (Rapanea laetevirens) tala árbol (Celtis tala) mistol (Zizyphus mistol), etc. (Campos etl., 2011) Cabe añadir también que la zona correspondiente a los cerros San Bernardo y 20 de Febrero corresponden a una Reserva Natural Municipal. Asimismo, que sobre el resto de la serranía y hacia el Norte, hasta el río Mojotoro, existe un proyecto elaborado por el ahora Ing. Ricardo Antonio Farquharson durante la intendencia de Ing. Ennio Pontussi, el que la indica como factible para la creación y el establecimiento de una Reserva de Usos Múltiples.
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Entre la fauna que habita en la zona de estudio se puede mencionar a aves como el garganchillo o gavilán común (Buteo magnirostris), la monjita coronada (Xolmis coronatus), la urraca overa (Cyano- corax chrysops), el chingolo (Zonotrichia capensi), la pava de monte (Penelope obscura), etc. entre otros. Los mamíferos que representan al área son comadrejas, murciélagos, zorro gris común y zorro de monte (Cerdocyon thous), hurón común menor (Galictis cuja), puma (Puma concolor) y otros más. Como así también reptiles entre los cuales se encuentran la yarará y la falsa coral (Ludueña, 1996). En lo referente a la estabilidad de los taludes del Cº San Bernardo, Marcuzzi et al., (2009), destaca que en general la estabilidad de las unidades litológicas de la Formación Mojotoro que conforman tales taludes, depende de un conjunto de factores como lo son la altura del talud, la litología, el drenaje interno, el grado de fracturación y la orientación de los mismos. Así se observan entonces derrumbes y flujos de sedimentos de diversas magnitudes al pie de los taludes rocosos que siguen la dirección de buzamiento de los estratos (Figura Nº 6).
Figura Nº 6: Ejemplo del ángulo de buzamiento de los estratos en un sector del Cerro San Bernardo (BV y BVI)
En ciertas zonas de la serranía se pueden hallar fósiles de distintas eras geológicas. Por otro lado, este relieve positivo representa el relieve positivo responsable de las lluvias orográficas que se registran sobre el Valle de Lerma y constituye una belleza natural que forma parte de nuestro patrimonio cultural y escénico significando un ingrediente esencial en torno al cual se desarrolla nuestro turismo nacional e internacional, actividad económica que se ha transformando en la fuente principal de ingresos de la Ciudad de Salta.
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5 EL SISTEMA AMBIENTAL
Por otra parte, y sumado a la problemática socioambiental anterior, en el informe técnico del PIDUA (Plan Integral de Desarrollo Urbano Ambiental) del año 2003 (Figura Nº 7), se realizó un Diagnóstico Ambiental para la Ciudad de Salta donde se zonifica toda el área del departamento capitalino según la tesis amplia del concepto ambiente. Este organismo destaca que la polución en el área de estudio es importante, como así también la contaminación cloacal y que, en general, las laderas en estudio están sujetas a degradación y depredación.
Figura Nº 7: Mapa de Problemáticas Ambientales (adaptado del PIDUA, 2003)
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6 MATERIALES
6 MATERIALES 6.1 MATERIALES 6.1.1 HERRAMIENTAS SIG Un Sistema de Información Geográfica (SIG en adelante), es un conjunto de hardware, software, datos geográficos y personal capacitado, organizados para capturar, almacenar, consultar, analizar y presentar todo tipo de información que pueda tener una referencia geográfica. Corresponde básicamente, a una base de datos espacial. Almacena información cartográfica digital, a la cual se le anexa una información atributiva organizada mediante tablas. Los datos descriptivos recogidos en las tablas permiten realizar las consultas, análisis, gráficos e informes relativos a los datos espaciales. El almacenamiento de datos espaciales se realiza en Formato Vectorial, que es una representación discreta de la realidad en la cual se pueden representar cursos de agua, vías de comunicación, redes de servicios como tuberías e infraestructuras como aeropuertos. En el Formato Raster la realidad se representa de forma continua, como la topografía del terreno, las variables climáticas, las masas de vegetación y las áreas inundables (González et al., 2008). En la producción de información geográfica espacial y de toda la cartografía necesaria para el presente trabajo de tesina se trabajó con el software GIS de ArcGIS, versión 9.3.
6.1.2 MATERIAL CARTOGRÁFICO DIGITAL Para preparar este trabajo de tesina se consultó la cartografía cita en la edición digital intitulada Adecuación a un Sistema de Información Geográfica del estudio Los Suelos del NOA (Salta y Jujuy), Nadir A. - Chafatinos T., 1990. Esta publicación en Dvd, data del año 2009 y fue realizada en el ámbito del Proyecto Regional del INTA EEA Salta Sistema de Información para la Gestión Ambiental y el Ordenamiento Territorial para las provincias de Salta y Jujuy, y del convenio de cooperación técnica entre INTA EEA Salta y la Universidad Nacional de Salta (UNSa). Cabe resaltar que en la publicación citada se ajustaron los límites de las unidades cartográficas a una escala 1:250.000 (Cartografía original, edición en papel del año 1990, 1:500.000). Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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6.1.3 IMÁGENES GOOGLE EARTH Google Earth, es un programa informático similar a un Sistema de Información Geográfica (SIG), creado por la empresa Keyhole Inc. Permite visualizar imágenes en 2D y 3D del planeta tierra. Combinando imágenes de satélite y mapas cuenta con un motor de búsqueda de Google que permite ver imágenes a escala de un lugar específico del planeta (http://es.wikipedia.org/wiki/Google_Earth). Los archivos de Imágenes Satelitales de Google Earth empleados para este trabajo de tesina corresponden a archivos históricos y actuales de los años 2002, 2003, 2004, 2006, 2007, 2009, 2011, 2012 y 2013.
6.1.4 IMÁGENES DemASTER El Modelo Digital de Elevación Global, confeccionado por el sensor Aster de Japón,
llamado
oficialmente:
ASTER
global
digital
elevation
model
V001. (ASTGTM), posee más de 1,2 millones de imágenes, adquiridas entre el año 2000 y el 2008. Estas, fueron usadas para construir el ASTGTM o Dem Aster, que está siendo publicado oficialmente en la Web, por el U.S. Geological Survey, y posee cobertura global entre los 83º Latitud Norte y los 83º Latitud Sur. Su formato Raster posee una resolución de 30 m por pixel y corresponde a cuadrángulos de 1º X 1º (111,11 Km. x 111,11 Km aprox.), cuyas imágenes GeoTiff o Tiff Georreferenciado, contienen coordenadas geográficas Lat/Long, con Datum WGS 84 siendo un total de 22.600 cuadrángulos para el todo nuestro planeta. En la evaluación de este modelo digital, realizada por el CIREN (Centro de Información de Recursos Naturales) de Chile, se concluye que el Dem Aster hace un buen papel en escalas intermedias de entre 1:10.000 y el 1:50.000. Por lo tanto su uso es recomendado, como máximo, a escalas entre 1:25.000 y 1:30.000. En este trabajo de tesina se empleó la imagen Dem Aster con número de referencia: ASTGTM_S25W066_dem.tif
6.1.5 IMÁGENES ResourceSAT-1 El 17 de Octubre de 2003 fue lanzado el Resourcesat-1, el satélite más avanzado construido por ISRO, trayendo continuidad a los programas de IRS 1C y 1D. Transporta tres sensores que proporcionan una gama de bandas espectrales y un rango de resolución de 5.8 metros a 60 metros. La información tomada por Resourcesat-1 puede ser utilizada para aplicaciones avanzadas en dinámica
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vegetal, estimación de producción de cosecha, soporte para administración de desastres e inventario de recursos naturales como así también como para evaluación de enfermedades y pestes. Su sensor de Mediana Resolución LISS-III es una versión avanzada de la cámara LISS-III que transportan los satélites IRS 1C y 1D, con cuatro bandas (red, green, NIR y SWIR), todas a una resolución de 23.5 metros y 141 km de franja. Las imágenes Resourcesat-1 utilizadas en este trabajo fueron obtenidas, vía Internet, del INPE Brasil, y corresponden a los siguientes números de referencia: P6_LISS3_20121011_314_096_L2_BAND2 P6_LISS3_20121011_314_096_L2_BAND3 P6_LISS3_20121011_314_096_L2_BAND4 P6_LISS3_20121011_314_096_L2_BAND5 El sensor remoto con que se obtuvieron las citadas imágenes fue el LISS III.
6.1.6 HERRAMIENTAS ESPECÍFICAS DEL ESTUDIO 6.1.6.1 SIMULADOR DE LLUVIAS Los simuladores de lluvia son equipos diseñados con la finalidad de aplicar agua en forma similar a la lluvia natural y bajo condiciones controladas, empleándose para investigar sobre diferentes tipos de erosión de suelos y experimentos hidrológicos (Pérez et al., 2003; Lagos Farías, 2006; Benito et al., 2001; Cerdá, 1999; Rostagno, 1995; Asseline, 1988; Monge Jeremías et al., 2008). Con un simulador de lluvia es posible cuantificar la escorrentía, infiltración y pérdida de suelo generados por una regadera de lluvia que se precipita sobre un área de prueba definida. Y la duración, intensidad y energía cinética de la lluvia simulada pueden ser modificadas con el simulador, dando alta sensibilidad de los resultados de la prueba para diferentes propiedades del suelo (Monje Jeremías et al., 2008). El aparato empleado en este trabajo fue concebido para permitir simular lluvias de intensidades predeterminadas (conocidas y reguladas) sobre una parcela rectangular de 1054,69 cm2 instalada en el suelo en el sentido de la pendiente. La parcela en su parte baja presenta un pequeño canal que recibe el agua no infiltrada en el suelo. Esta agua entonces se recupera por gravedad y constituye el
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escurrimiento superficial (Asseline, 1988; Benito et al., 2003; Cerdá, 1999; Pérez et al., 2003; Rostagno et al., 1995) El equipo utilizado en esta ocasión está basado en el principio del Vaso de Mariotte. Corresponde a un simulador de lluvia portátil, modificado a partir de lo descripto por Cobo Quintero et al., (1999), que fue construido y calibrado especialmente para este trabajo de tesina. Las ventajas de este aparato son fundamentalmente que es de pequeñas dimensiones y se ajusta muy bien a la ladera de nuestras serranías. La versatilidad de su diseño facilita su transporte y su puesta a punto en cada punto de muestreo más allá de los inconvenientes insalvables a los que los investigadores se ven obligados a superar en un relieve colinado. El calibrado del equipo se llevó a cabo en laboratorio, donde se emplearon cerca de 90 horas para simular lluvias de distintas intensidades durante treinta minutos para su puesta a punto.
6.1.6.2 INFILTRÓMETROS DE DOBLE ANILLO Los Infiltrómetros de anillos empleados en este trabajo fueron dos, a los que se tuvo acceso gracias a la gentileza de la Cátedra de Edafología de la Escuela de Agronomía de nuestra Facultad de Ciencias Naturales. Éstos, de pequeñas dimensiones, resultaron operativamente ideales para el trabajo en laderas estudiadas de la Serranía de Mojotoro, cuyas pendientes son superiores al 40 %; como así también por su bajo consumo de agua, dada la dificultad que significa transportar y manipular grandes volúmenes de este recurso hacia y en tales relieves.
6.1.6.3 HERRAMIENTAS DE MANO Para medir el tiempo tanto en las simulaciones de lluvias como a la hora de realizar los ensayos de infiltración se empleó un cronómetro. Para la medición de volúmenes de escurrimientos se contó con un vaso de precipitado de 1000ml y una probeta de 50 ml. Para medir la cobertura arbórea se empleó un Densímetro de Espejo.
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6 MATERIALES
Y para medir la masa de las partículas desprendidas por la acción de las lluvias de distintas intensidades simuladas, se empleó una balanza electrónica.
6.1.7 DESCRIPCIÓN DE SUELOS El equipo empleado para el trabajo de campo fue el siguiente: •
Mapas topográfico 1:25000 y geomorfológico.
•
Un Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y Brújula.
•
Guía para la descripción de suelos.
•
Cuaderno de notas, lápiz negro, formulario para llenado de datos.
•
Tabla Munsell.
•
Pala, azadón, pico, y martillo.
•
Más una caja con: o
Cinta métrica, Cinta adhesiva, Cuchillo pedológico, Lupa (x10) Gotero con HCL al 10% (~50 ml).
7 MÉTODOS 7.1 DISEÑO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO Diseño Experimental: los Factores evaluados fueron el Estado de la Ladera (quemada y no quemada) y la Intensidad de lluvia (75, 110 y 145 mm/hs). Y, mediante un arreglo factorial de 3 x 2, siguiendo un Diseño en Bloques Completos al Azar, se seleccionó 6 sectores (bloques) en donde se aplicaron los 6 tratamientos surgidos de la combinación de los dos factores evaluados. La ubicación de los bloques en los relieves positivos de la Serranía de Mojotoro puede verse en la Tabla Nº 2. Tabla Nº 2: Ubicación de los bloques en el área de estudio
Bloque
Localización
I y II
Cerro San José
III y IV
Cerro 20 de Febrero
V y VI
Cerro San Bernardo
Las Variables Respuesta que se registraron en cada unidad experimental fueron: Volumen de agua recogido (ml),
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7 MÉTODOS
Capacidad de infiltración1 (expresada como lámina de agua por unidad de tiempo, mm/hs) Sedimentos arrastrados (gr) Pendiente (%) Cobertura del suelo a nivel del suelo (%) Humedad Antecedente (en tanto por uno) Paralelamente se registró en cada unidad experimental la Forma de la Ladera en ese punto y la Estructura Vertical de la Vegetación. Ellas, luego fueron usadas como covariables en el análisis. Análisis Estadísticos: los diferentes análisis se realizaron con Modelos de Efectos Mixtos Lineales (Bates & Maechles, 2010) teniendo en cuenta los efectos de los dos Factores de Diseño, el efecto aleatorio de los bloques y el efecto de las covariables registradas. Los análisis se realizaron con el software libre R (R Development Core Team 2012) y SPSS. Dado que el experimento de campo realizado abarcó una gran extensión de la serranía estudiada y, dada la gran heterogeneidad encontrada en suelos, pendientes, coberturas, etc., se decidió trabajar con un nivel de significación del 10%.
7.2 MODELOS Y TÉCNICAS APLICADAS EN GABINETE Y EN CAMPO En Google Earth se procedió a examinar el norte del Valle de Lerma donde, se identifico, delimitó y se extrajo una imagen del área de estudio en formato jpg. Esta última fue luego georeferenciada con el software ArcGIS procediendo también a definirle el Sistema Espacial de Referencia: WGS 1984 UTM Zona 20S. La imagen así obtenida, fue de mucha utilidad como material de consulta preliminar al momento de iniciar los diversos estudios interpretativos como así también para ir corroborando la cartografía preliminar y final del área de estudio. Como ya se dijera con anterioridad en la sección Materiales de la presente tesina, se trabajó con la imagen Dem Aster que lleva el número de referencia ASTGTM_S25W066_dem.tif. En ella se identificó, delimitó y recortó el área de estudio con el software ArcGIS versión 9.3. Luego, se realizaron diversos estudios 1
De cada punto de muestreo se obtuvieron dos datos de infiltración: 1º, uno surgido a partir de la medición directa mediante el empleo de un Infiltrómetro de Anillos y 2º, otro obtenido a partir de la diferencia entre Intensidad de Lluvia Simulada y el Volumen de agua recogida u escorrentía registrada. Ambos datos se contrastaron en el análisis de los resultados. Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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7 MÉTODOS
de coberturas tales como los de curvas de nivel, de pendientes y de hidrología, ciertamente cotejando cada resolución y avance interpretativo con las imágenes satelitales del área, como las de Google Earth y las cuatro bandas de ResourceSAT-1 que también son soportadas por las herramientas SIG empleadas en este trabajo de tesina, dado que estos tipos de software permites su visualización pero también la composición de bandas que se hizo necesaria, luego, para el análisis y estudio de cobertura vegetal, suelos y cuerpos de agua entre otras aplicaciones. Para la fotointerpretación se emplearon también las herramientas SIG del software ArcGIS. Con éste se capturó, editó, analizó, diseñó e imprimó y exportó todas las informaciones geográficas contenidas en el Material Cartográfico de este trabajo de tesina, como así también las Imágenes Google Earth, AsterDEM e Imágenes ResourceSAT-1 que se tuvieron desde un principio como marco de referencia para el preparado de este trabajo final. En lo referente a la combinación de bandas, ésta está especificada en orden azul, verde y rojo (RGB). Así, en la combinación de las bandas 2, 3, 5, la banda 2 está desplegada en azul, la banda 3 lo estará en verde y la banda 5 en rojo (Huayaney, 2007 – Murillo, 2008). Al fin, y como resultado de la fotointerpretación, se obtuvo un Mapa Base de Incendios, en el cual también se incluyó otras coberturas como las curvas de nivel. Todo ello fue realizado previo al trabajo de campo. El Mapa Base de Incendios surgido a partir de los trabajos de gabinete de fotointerpretación de imágenes satelitales corresponde al de la Figura Nº 41, cito en ANEXOS MAPAS cuya escala original es de 1:25000. En él se pueden apreciar los límites del área de estudio, las vías de acceso, caminos interiores, los contornos de los polígonos de las áreas de ladera quemada y no quemada, y las curvas de nivel con una equidistancia de 30 m. Con esta cartografía inicial, ya en campo, se realizaron las verificaciones correspondientes o el también llamado control de campo del mapa base, la descripción del ambiente en general, las simulaciones de lluvias de distintas intensidades, los ensayos de infiltración, la toma de muestras de suelo para determinar humedad antecedente, y también la excavación de los pozos de observación para la subsiguiente descripción de suelos. Los datos de infiltración obtenidos en campo a partir de la puesta en funcionamiento de los infiltrómetros de doble anillo fueron tratados en gabinete según el modelo de Kostiakov- Lewis detallado más adelante. Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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7 MÉTODOS
Los detalles de la metodología y a los procedimientos de tomas de datos en campo, se pueden consultar en las MEMORIAS DE LOS TRABAJOS DE CAMPO EN IMÁGENES cito en ANEXOS.
7.2.1 MODELO DE KOSTIAKOV – LEWIS Básicamente el Modelo de Kostiakov – Lewis expresa la velocidad de infiltración en un punto, según P:(T, I) (Schilardi, 2010). Donde la infiltración final o básica (Ib), corresponde al valor instantáneo de la velocidad de infiltración, cuando su velocidad de cambio para un período estándar es del 10 % o menos de su valor (Figura Nº 8). A partir de este modelo se pudo calcular entonces el tiempo y la infiltración base (Tb e Ib respectivamente) mediante las siguientes ecuaciones: Tb = (-0,1 / K (m-1)) 1/ m-2
e
Ib = K.Tm-1
Figura Nº 8: Curva de Infiltración
7.2.2 SIMULACIONES DE LLUVIA En campo, para realizar las simulaciones de lluvias de distintas intensidades, se seleccionó laderas quemadas y no quemadas representativas del área y, en ellas, 36 puntos de observación agrupados en seis bloques (Figura Nº 9). La selección se realizó teniendo en cuenta los factores pendiente, cobertura (a nivel del suelo y del dosel), posición en la ladera (concavidad o convexidad) y estado general del sitio, por lo cual, se dará cuenta el lector, que la ubicación definitiva y puntual de capa punto de muestreo no pudo ser definida de antemano en gabinete. Cabe resaltar que siempre se comenzó con las laderas quemadas y,
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7 MÉTODOS
en cuanto al factor pendiente, que la selección de los puntos de muestreo en laderas no quemadas estuvo supeditado al rango de pendientes registradas en las áreas afectadas por los incendios correspondientes a ese mismo bloque o, en su defecto, a pendientes superiores a las registradas en las áreas quemadas de ese bloque en cuestión. Se instaló la base del aparato y la parcela de estudio o también llamada unidad experimental o parcela experimental en este trabajo, donde se verificarían más adelante los efectos de las lluvias de distintas intensidades simuladas en los suelos de las laderas (Figura Nº 10 y 11). La inclinación de la parcela experimental en campo osciló entre 7 y 68 % con una media de 29 % y una desviación estándar de +/- 13 %. Luego, se procedió a calibrar el aparato en la intensidad de lluvia a ser simulada. Se llenó su depósito con agua suficiente y se lo colocó en su base para, a la brevedad, dar inicio a la simulación (Figura Nº 12 y 13). Las intensidades de las lluvias simuladas fueron tres: 75, 110 y 145 mm/hs con una duración de veinte minutos por cada simulación. Los volúmenes de agua no infiltrados o escorrentía superficial como así también el material removido por las precipitaciones simuladas fueron recogidos en un recipiente situado al final de la parcela experimental (Colotti Bizarri, 2002; Asseline, 1988; Benito et al., 2003; Cerdá, 1999; Pérez et al., 2003; Rostagno et al., 1995) mientras duró cada simulación, más un minuto para dar tiempo a recoger los escurrimientos (Figura Nº 14) que luego fueron vertidos en bidones plásticos que a su vez fueron etiquetados y preparados para su transporte al laboratorio. Los datos tomados en campo a partir de las simulaciones de lluvias fueron registrados en la planilla diseñada para tal fin (Tabla Nº 5, cita en ANEXOS TABLAS).
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7 MÉTODOS
Figura Nº 9: Mapa de ubicación de las Simulaciones de Lluvias
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7 MÉTODOS
Figura Nº 11: Instalación de la base y parcela del simulador Figura Nº 10: Simulador de lluvias de distintas intensidades
Figura Nº 13: Colocación del simulador en su base
Figura Nº 12:Calibrado y llenado con agua del depósito del simulador
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7 MÉTODOS
Para conocer los diferentes volúmenes de escorrentía superficial obtenidos a partir de las simulaciones de lluvias realizadas, se empleó un vaso de precipitado de 1000 ml con una apreciación de 200 ml, y una probeta de 50 ml cuya apreciación es de 10 ml. Para determinar la masa del material removido por las lluvias simuladas fue necesario primero evaporar el agua de los escurrimientos superficiales recogidos para separar la fase sólida de la líquida. Una vez logrado ello, los materiales resultantes, fueron depositados en sobres de papel de los cuales se conocía de antemano su tara. Por último, aquellos fueron pesados en una balanza electrónica cuya apreciación es de 0,1 g.
7.2.3 COBERTURA En
campo
determinó
dos
porcentajes coberturas mismo
se
de para
punto
un de
muestreo. La primera, determinada
con
un
Densímetro de Espejo para
obtener
la
cobertura del dosel y, la segunda,
según
la
cobertura
que
se
Figura Nº 14: Parcela o Unidad Respuesta y volúmenes de escorrentía superficial más material removido
encontraba directamente sobre el suelo, constituida por restos de ramitas y/u hojas, ambas correspondientes al horizonte orgánico Oi del suelo donde, se tuvo en cuenta también, en la medida de lo posible, a los otros horizontes orgánicos que se hallan por debajo del anterior, Oe y Oa respectivamente en profundidad. La razón de diferenciar dos coberturas fue netamente operativa. Se consideró de suma importancia conocer ambas porque las simulaciones de lluvias fueron realizadas desde una altura promedio de 1,60 m es decir, por debajo del dosel de los árboles y, aunque por ese entonces estos –caducos- se encontraban sin hojas que puedan o vengan a interceptar las gotas de lluvia, se hace necesario aclarar esta cuestión porque en definitiva las lluvias de distintas intensidades fueron Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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7 MÉTODOS
simuladas directamente sobre la capa de hojas y/o mulch de los horizontes orgánicos del suelo, o bien sobre el suelo desnudo y cubierto de cenizas en el caso de las laderas quemadas.
7.2.4 PENDIENTE Y HUMEDAD ANTECEDENTE La pendiente del terreno se tomó para cada punto de simulación de lluvia con nivel de albañil y cinta métrica (Figura Nº 15) haciendo
uso
de
un
mecanismo
especialmente ideado y construido para este trabajo. Para
la
determinación
de
humedad
Figura Nº 15: Medición de la pendiente
antecedente se obtuvo 12 muestras de los primeros diez centímetros de suelo y se las colocó en doble bolsa plástica para luego depositarlas en un recipiente hermético, y así ser transportadas al laboratorio, en donde se aplicó el método gravimétrico. El citado método es empleado básicamente en laboratorio para medir la cantidad de agua que hay en un volumen de suelo. Este método del tipo directo es el más exacto de todos al punto de que es empleado para calibrar a los demás, aunque tiene la desventaja de que necesita mucho tiempo, es caro y destruye la muestra. Consiste en: •
Toma de muestras de suelo,
•
Pesaje de la nuestra (Mi),
•
Secado en estufa a 105°C hasta peso constante, y
•
Pesado de la muestra seca (Mf) HºA = Mw / Mf
con Mw = Peso de la muestra húmeda menos peso de la muestra seca = Mi − Mf Y, cabe hacer mención a que cuando se tomó las muestras correspondientes a los bloques BI y BII para la determinación de la humedad antecedente, en los suelos excavados se encontró restos de horizontes orgánicos inalterados por el fuego en laderas quemadas, mientras que en las muestras tomadas en los bloques BIII al BVI, estas correspondían sólo a suelos minerales, dada la Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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7 MÉTODOS
ausencia, probablemente por la carbonización total de los horizontes orgánicos en tales áreas afectadas por el fuego.
7.2.5 DETERMINACIÓN DE LA INFILTRACIÓN La Infiltración, se define como el movimiento del agua a través de la superficie del suelo y hacia adentro del mismo, producido por la acción de las fuerzas gravitacionales y capilares. Asimismo, la Capacidad de infiltración de un suelo es la cantidad de agua que este puede absorber en la unidad de tiempo (Aparicio Mijares, 1992). Los factores que la afectan son: a) Textura y Estructura del suelo. b) Contenido de humedad inicial. c) Contenido de humedad de saturación. d) Cobertura vegetal. e) Uso del suelo. /) Aire atrapado. g) Lavado de material fino. h) Compactación. i) Temperatura, sus cambios y diferencias.
7.2.5.1 CON SIMULADOR DE LLUVIA El trabajo realizado cumple con las características de un experimento de campo (Tabla Nº 3, Propiedades de los experimentos de campo). Y la determinación de la infiltración realizada con el simulador de lluvia surgió a partir de la diferencia entre aporte y pérdida según la siguiente expresión y sus respectivas consideraciones: I = P – Pn – V – E - A (Mármol, 2008) donde P = Lluvia total caída, V = Intercepción de la vegetación, E = Evaporación del suelo y superficies de agua libre; I = Infiltración en el suelo, A = Almacenaje superficial en pequeñas y grandes depresiones, y Pn = Parte de la lluvia total caída que escurre.
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7 MÉTODOS
Tabla Nº 3: Propiedades de los Experimentos de Campo (Tomado de de Viana et al., 2011)
Experimentos de Campo Son perturbaciones o manipulaciones realizadas por el investigador en campo. Sus fortalezas y debilidades corresponden a las que siguen: 1
Regulación de variables independientes
Es media a baja, porque se puede regular una o muy pocas variables.
2
Comparación entre sitios
Es media, porque los sitios de experimento y control pueden asignarse con un diseño aleatorizado.
3
Posibilidad de seguir una trayectoria
Se puede seguir trayectorias de respuestas luego de una perturbación.
4
Escala Temporal y Espacial
Las escalas son pequeñas.
5
Rango de manipulaciones que pueden ser estudiadas
Limitada a una pequeña fracción de procesos.
6
Realismo
Es alto pero no completo, se estudian procesos naturales pero la perturbación experimental puede o no equivaler a la natural.
Generalidad
Se intenta comparar casos experimentales con control, buscando minimizar variaciones mediante réplicas, pero existen dudas si poseen generalidad.
7
Expresión en la cual, los factores V, E y A, fueron considerados en esta ocasión muy pequeños respecto de P y Pn y por lo tanto despreciables, considerando que la infiltración es igual a la precipitación total caída, o aporte, menos los volúmenes de agua que escurren, o pérdidas.
7.2.5.2 CON INFILTRÓMETROS DE DOBLE ANILLO Con dos infiltrómetros de doble anillo se realizaron los ensayos de infiltración. Éstos fueron llevados a cabo en los mismos puntos que se realizaron las simulaciones de lluvia y bajo los mismos criterios de selección. Para un mismo ensayo se registraron 21 datos durante un lapso de tiempo de noventa minutos. Dado el sinnúmero de factores que podrían y hacen efectivamente variar significativamente los datos, y en un intento de minimizarlos o atenuar factores tramposos, cada ensayo de infiltración se realizó por duplicado (Figura Nº 16).
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7 MÉTODOS
Figura Nº 16: Par de infiltrómetros de anillos empleados en los ensayos de infiltración
La metodología empleada en campo para la medición de la infiltración fue la siguiente: 1. Se colocó el infiltrómetro de doble anillo sobre el suelo, haciéndolo penetrar en él en forma pareja hasta cinco cm de profundidad y a la vez se lo niveló con nivel de albañil. 2. Se agregó agua en el anillo exterior e interior y, una vez logrado el enrase, se dio inicio al ensayo y la toma de datos a intervalos de tiempo prefijados según la planilla de toma de datos (Tabla Nº 4, en ANEXOS TABLAS). 3. Cuando la columna de agua descendía aproximadamente un tercio se enrasaba nuevamente el anillo interior. 4. El nivel del agua del anillo exterior se mantuvo siempre enrasado. 5. Se dio por finalizado el ensayo cuando los datos de lámina infiltrada por tiempo tendieron a no variar significativamente.
7.2.6 DESCRIPCIÓN DE SUELOS Para la realización de esta tarea se exploraron en campo los suelos del área de estudio y, dada la variabilidad de suelos encontrados en zona, se realizó la descripción de sólo dos suelos. Los criterios de selección fueron las características propias del paisaje, del suelo y del relieve como lo son la cobertura, la pendiente, su ubicación en la ladera y la forma de la ladera.. Luego de la apertura de los pozos de observación y de exponer una cara del perfil del suelo se procedió a su descripción.
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7 MÉTODOS
La descripción del suelo se realizó desde arriba hacia abajo. Así se identificaron y describieron horizontes, incluyendo los horizontes orgánicos, profundidad, textura, estructura, presencia de raíces, actividad de insectos y animales, presencia de carbonato de calcio y también el material original o la roca madre según correspondiera. Cabe decir que en campo básicamente se hizo hincapié en describir el Solum, que es la parte del suelo donde se verifican los efectos de factores formadores de suelo. Cada dato surgido fue registrando en la Hoja de Reconocimiento de Suelos (Tabla Nº 6, cita en ANEXOS TABLAS). A la vez, se tomaron datos relevantes que describieran al ambiente en general como su relieve y pendiente, exposición, cobertura, ubicación en la ladera y forma de la ladera. También se realizó una toma de muestras de suelo de cada horizonte, extrayendo suelo desde abajo hacia arriba del perfil que con anterioridad se expuso, ello, para no contaminar cada muestra con restos de otros horizontes (FAO, 2009 – Rossiter, 2000). Para tales muestras se determinó color, textura, consistencia y la existencia o no de carbonato de calcio.
8 RESULTADOS Durante la realización de los trabajos de campo, en la instancia inicial de la exploración del terreno, se observó que la zona norte del área de estudio es más húmeda que la sur, coincidiendo ello con lo que era de esperar según el mapa de isohietas propuesto en el capítulo El Sistema Ambiental de este trabajo, lo que evidencia que tanto suelos como vegetación, en alguna media, presentan particularidades puntuales y distintas.
8.1 SUELOS Según lo registrado en campo, en la zona existe una amplia heterogeneidad de suelos al punto que, en menos de 600 m de distancia y sin que la observación sea exhaustiva, se detectaron cuatro tipos de suelos diferentes. Por tales circunstancias, en el marco de esta tesina y como ya se adelantó, a continuación se describen sólo dos de ellos.
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8 RESULTADOS
Calicata I El siguiente suelo fue descripto en el sector norte del área de estudio. Este se emplaza en una ladera de la serranía de Mojotoro y en el área que va desde el río del mismo nombre hacia el norte, con pendiente aproximada del 50 % (Figura Nº 17 y 18). Ubicación: S24° 42´ 20.2” W 65° 23´ 20.8” Es parecido al perfil modal Las Tienditas, según lo descripto por Nadir y Chafatinos (1990). Cuyas características son: Suelo de incipiente desarrollo; con perfil A, C; de textura medianamente gruesa en superficie a fina en profundidad; moderadamente bien drenado a imperfectamente drenado; neutro; contenido de materia orgánica moderadamente alto; capacidad de intercambio catiónico alta; porcentaje de saturación de bases alto; pendiente del 25 al 55%; erosión moderada. A: 0 a 13 cm. Pardo rojizo oscuro (5YR 3/4) en húmedo, pardo rojizo claro (5YR6/4) en seco; franco arenoso; bloques subangulares medios a finos; presencia de raíces. Límite abrupto y suave. C1: 13 a 32 cm. Pardo rojizo oscuro (5YR3/2) en húmedo, pardo rojizo claro (5YR6/3) en seco, franco arcilloso; con tendencia a bloques subangulares medios a finos. Límite abrupto. 2C2: 58 a 70+ cm. Clastos de diámetro variado.
Figura Nº 18: Muestras Calicata I Figura Nº 17: Perfil Calicata I
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8 RESULTADOS
Calicata II Este suelo se emplaza al sur del área de estudio y fue descripto en una ladera del Cº 20 de Febrero cuya pendiente aproximada es del 40 % (Figura Nº 19 y 20). Ubicación: S24° 46´ 56.5” W 65° 23´ 43.6” Es similar al perfil modal La Quesera, según lo descripto por Nadir y Chafatinos (1990). Cuyas características son: Suelo débilmente desarrollado; con perfil A, AC, C; de textura media en superficie y media a medianamente gruesa en profundidad; moderadamente bien drenado; moderadamente ácido a moderadamente alcalino; contenido de materia orgánica alto; capacidad de intercambio catiónico moderadamente alta; porcentaje de saturación de bases alto; erosión ligera a moderada; inundación temporaria. A: 0 a 23 cm. Pardo amarillento oscuro (10YR 3/4) en húmedo, pardo amarillento (5YR 5/4) en seco; franco; bloques subangulares medios a finos; presencia de raíces. Sin carbonatos. Límite abrupto y suave.
Figura Nº 20: Muestras Calicata II Figura Nº 19: Perfil Calicata II
C1: 23 a 65 cm. Pardo rojizo oscuro (5YR3/2) en húmedo, pardo rojizo claro (5YR6/3) en seco, franco; masivo compacto, ligeramente plástico y ligeramente adhesivo. Sin carbonatos. Límite abrupto. 2C2: 65 a 100 cm. Clastos de diámetros variados con matriz arenosa.
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8 RESULTADOS
8.2
CARACTERÍSTICA
DE
LA
SUPERFICIE
DE
LAS
PARCELAS En las áreas de laderas en estudio se detectó diferencias en cuanto a la estructura vertical y a la composición de la vegetación, circunstancia que hacen al menos, que haya uno u otros materiales disponibles, ya sea en pie o en estado de descomposición sobre la superficie del suelo y que, estos últimos, en su combustión alcancen más o menos poder calórico y por lo tanto más o menos poder destructivo. La estructura vertical del sector norte, para laderas no quemadas está constituida por árboles, muy pocos arbustos, lianas y epífitas. Mientras que en el sur, también para laderas no quemadas, se localizan en general una combinación de árboles, hierbas y arbustos con la presencia de lianas en el cerro 20 de Febrero (Bloques BIII y BIV) y de cactáceas del género Opuntia sp. en el cerro San Bernardo (Bloques BV y BVI) donde también a partir de observaciones en campo se registró en este último que la regeneración natural de la vegetación es evidentemente más abundante (repoblados de cebil y guayacán) e idéntico a lo detectado en el cerro San José (Bloques BI y BII, repoblados de tipa blanca). La Humedad Antecedente (HºA) del suelo varió significativamente bloque a bloque pero no se observó una diferencia estadísticamente significativa entre laderas quemadas y no quemadas (Figura Nº 21 y Tabla Nº 4).
Figura Nº 21: Humedad Antecedente (HºA) media, en tanto por uno, en laderas quemadas y no quemadas por bloque
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8 RESULTADOS
Tabla Nº 4: Análisis de la Varianza para Hº A - Sumas de Cuadrados de Tipo III
---------------------------------------------------------------------------------------------------------Fuente Suma de cuadrados GL Cuadrado Medio Cociente-F P-Valor ---------------------------------------------------------------------------------------------------------EFECTOS PRINCIPALES A: Bloque 0,299341 5 0,0598682 43,23 0,0000 B: Ladera 0,00027225 1 0,00027225 0,20 0,6608 RESIDUOS 0,0401632 29 0,00138494 --------------------------------------------------------------------------------------------------------TOTAL (Corregido) 0,339777 35 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Entre tanto, en el norte del área de estudio, en los bloque BI y BII, el porcentaje de cobertura a nivel del suelo fue de 1,5 a 5 % y 95 a 100 % para laderas quemadas y no quemadas respectivamente (Figura Nº 22), atribuyéndosele un 100 % de cobertura a una capa mullida de hojas de un espesor de entre 3 a 6 cm. Y en la zona la pendiente del terreno en estos bloques osciló entre 23 y 68 % con una media y desviación estándar respectivamente de 35,5 % +/- 12,4 % (Figura Nº 23). A todo ello, en los seis bloques estudiados se observó en las laderas quemadas una notable uniformidad de la superficie del suelo debido a la desaparición total de la rugosidad que naturalmente impone en superficie la materia orgánica en descomposición.
Figura Nº 22: Porcentaje de Cobertura en el área de estudio, en laderas quemadas y no quemadas por bloque
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8 RESULTADOS
Figura Nº 23: Pendiente Media en el área de estudio, en laderas quemadas y no quemadas por bloque
Las laderas quemadas en los bloques BI y BII estaban recubiertas por una capa de cenizas de entre 0,5 y 1,5 cm. de espesor y sólo se detectó la presencia de algunas hojas sin quemar, quizá llevadas hasta allí desde las laderas no quemadas vecinas por el viento (Figura Nº 24). Esa capa de cenizas, a la hora de realizar las simulaciones de lluvia se encontraba en algunos casos totalmente embebida en agua, por lo que la situación nos significó un horizonte de cenizas saturado ante la posible capacidad de infiltración real del suelo. El componente arbóreo de la zona estaba levemente quemado en la base de sus fustes hasta una altura de 40 cm lo que nos da una idea de la magnitud del incendio en la zona del cerro San José. Y en las laderas no quemadas, por el contrario, permanecían recubiertas por una capa de hojas amarillas procedentes de los árboles que en ellas se emplazan (Figura Nº 25), donde se destacaron la tipa blanca y el cebil como principal componente arbóreo, entre otros. Esta capa de un espesor de entre 5 a 7 cm correspondiendo así al horizonte de suelo orgánico Oi, es decir, a aquel horizonte no mineral que recubre el suelo donde es posible todavía observar a simple vista la procedencia de la materia orgánica que le da origen dado que el proceso de descomposición en ellas no está lo suficientemente avanzado.
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8 RESULTADOS
Figura Nº 24: BI y BII, ladera quemada
Figura Nº 25: BI y BII, ladera no quemada
Al sur del área de estudio, en los restantes bloques (bloques III al VI), el porcentaje de cobertura a nivel del suelo tomó los valores extremos de 0 % y 100 % para laderas quemadas y no quemadas respectivamente (Figura Nº 22). Correspondiendo el 100 % a una capa mullida de materia orgánica en descomposición constituida en su mayoría por ramitas de distintos calibres cuyo espesor ronda entre 4 a 6 cm. Y las pendientes en estas áreas estuvieron en el orden del 7 al 44 % con una media de 26,1 % y desviación estándar de +/- 12,3 % (Figura Nº 23). En las laderas quemadas de los bloques III al VI sólo quedaban luego de los incendios los fustes y las ramas de las especies leñosas de mayor tamaño (imagen de tapa de este trabajo de tesina). Todo ello en contraposición del verdor de hierbas, árboles y arbustos observados en las áreas no quemadas de la misma ladera. El suelo estaba recubierto también por una capa de cenizas pero de entre < 0,5 a 1 cm. Los fustes de los árboles carbonizados casi en su totalidad hasta los 2 metros de altura (Figura Nº 26). Allí no se hallaron restos de hojas sin quemar como lo descripto para los bloques BI y BII. Además, según lo también descripto oportunamente en el apartado Determinación de Humedad Antecedente (HºA), se le suma la ausencia de horizontes orgánicos en laderas quemadas de estos bloques y todo ello vendría a confirmar lo que el Subsecretario de Emergencia y Prevención del municipio capitalino, Gastón Galíndez, mencionara en una entrevista personal realizada en el lugar del hecho: en esta zona el fuego alcanzó unos 400 ºC y afectó a muchos árboles y postes del tendido de alumbrado
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8 RESULTADOS
eléctrico que tuvieron que ser cambiados en el cerro 20 de Febrero (Bloques BIII y BIV).
Figura Nº 26: BIII, ladera quemada
Y en las laderas no quemadas, la situación de los bloques BIII al BIV no fue mejor que en las quemadas de los bloques BI y BII, ello, desde el punto de vista del tipo de material disponible y susceptible de formar parte de la combustión durante un incendio (consultar MEMORIAS DE LOS TRABAJOS DE CAMPO EN IMÁGENES cito en ANEXOS de este trabajo de tesina). Estaban recubiertas por un mulch constituido casi en su totalidad por pequeñas ramitas y hojas totalmente secas de origen leñoso que daban forma a una capa de unos 4 a 6 cm. de espesor. Este recurso, en contraposición a sólo las hojas que recubrían los suelos de las laderas no quemadas de la zona norte, seguramente aportó más poder calorífico en los pasados incendios de la estación de invierno del año 2012 (Figura Nº 27).
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8 RESULTADOS
Figura Nº 27: BIII al BVI, ladera no quemada Mulch de ramitas de distintos calibre y hojas procedentes seguramente de los cebiles y guayacanes que crecen en la zona sur del área de estudio
8.3 RESPUESTAS HIDROLÓGICAS 8.3.1 INFILTRACIÓN CON SIMULADOR DE LLUVIA El porcentaje de agua infiltrado dependió de la intensidad de lluvia simulada (F=2,773; p=0,083) y de la pendiente del terreno (F=3,184; p=0,088)(Figura Nº 28). El menor porcentaje de infiltración se observó en la máxima intensidad. También se observaron diferencias entre bloques (F= 2,862; p= 0,038).
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8 RESULTADOS
Figura Nº 28: Gráficos de Infiltración (%) determinada con Simulador de Lluvia, en laderas quemadas y no quemadas por bloque
Mientras que la Capacidad de Infiltración (mm/hs) determinada con el simulador de lluvia dependió de la intensidad de lluvia simulada (F=63,827; p<0,001) (Figura Nº 29), observándose también diferencias entre bloques (F=2,428; p=0,066). La
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8 RESULTADOS
humedad antecedente mostró una tendencia a influir en la capacidad de infiltración, no siendo el efecto estadísticamente significativo (F= 2,69; p= 0,11).
Figura Nº 29: Capacidad de Infiltración por intensidad de lluvia simulada
También se encontró que el % de Escorrentía dependió de la intensidad de lluvia simulada (F= 2,773; p= 0,083) y de la pendiente del terreno (F= 3,184; p= 0,088) y
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8 RESULTADOS
no así en cuanto a los bloque como lo ocurrido con el porcentaje de infiltración (Figura Nº 30).
Figura Nº 30: Porcentaje de Escorrentía por Intensidad de lluvia simulada, en laderas quemadas y no quemadas por bloque
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8 RESULTADOS
8.3.2 INFILTRACIÓN CON INFILTRÓMETRO DE DOBLE ANILLO En el norte del área de estudio, donde se emplazaron los bloques BI y BII, se obtuvo un Tiempo Base (Tb) general que osciló entre 317 y 319 minutos, para una Infiltración Base (Ib) que estuvo en el orden de los 256 y 307 mm/hs respectivamente, con un R2 = 1. Entre tanto, para el resto de los bloques los datos de infiltración fueron más dispersos, obteniéndose un Tb global que osciló entre los 759 y 1533 minutos correspondiéndose con Ib de 574 y 497 mm/hs y R2 de 1 y 0,99 respectivamente.
8.4 EROSIÓN Las pérdidas de suelo registradas a partir de las simulaciones de lluvias realizadas corresponden a erosión y están expresados en megagramos (toneladas) por hectárea y por evento (Mg/ha/evento), siendo un evento el tiempo transcurrido durante cada simulación de lluvia (20 minutos). La erosión dependió de la intensidad de lluvia simulada (F=3,000; p=0,070), del estado de la ladera (F=16,60; p<0,001) y de la interacción entre estos dos factores (F=2,771; p=0,084). Y esa interacción es evidente porque globalmente a intensidades de lluvia bajas e intermedias, en las laderas quemadas se perdió entre 2 y 4 veces más suelo que en las no quemadas mientras que con intensidades de lluvia mayores, se perdió 20 veces más (Figura Nº 31). Y la relación que existe entre la Erosión o cantidad de material removido y la Escorrentía, corresponde a la Concentración de Sedimentos (Cs), que dependió solo del estado de la ladera (F= 18,09; p< 0,001), no así de la intensidad de lluvia simulada ni de las covariables analizadas (Figura Nº 32).
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8 RESULTADOS
Figura Nº 31: Erosión registrada por Intensidad de Lluvia simulada, en laderas quemadas y no quemadas por bloque
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8 RESULTADOS
Figura Nº 32: Concentración de Sedimentos (Cs) por Ladera e Intensidad de lluvia simulada
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9 DISCUSIÓN
9 DISCUSIÓN En relación a la intensidad del fuego se puede establecer que, antes de los incendios registrados en la Serranía de Mojotoro, los tipos de materiales disponibles para la combustión fueron significativamente diferenciales en cuanto a cantidad y procedencia. Así, tales materiales al norte del área de estudio (BI y BII) serían procedentes de las Tipas y Cebiles que son su componente arbóreo principal, donde las pendientes medias registradas fueron mayores pero el fuego fue más benigno que en el sur del área de estudio (BIII al BVI) donde los materiales combustibles procederían de los Cebiles, Lapachos y Guayacanes de la zona obteniéndose de su combustión altas cantidades de calorías, al punto de afectar incluso a horizontes orgánicos (consultar MEMORIAS DE LOS TRABAJOS DE CAMPO EN IMÁGENES cito en ANEXOS). Y todo ello, considerando las diferencias que se encontraron también en lo referente a humedad antecedente del suelo (HºA), que determinaron también la intensidad del fuego y sin duda la cantidad de agua que ingresó en su perfil durante las simulaciones de lluvias de distintas intensidades. Además se deberá tener en cuenta, en lo referente a la escorrentía, que la desaparición total o parcial de la rugosidad del suelo es debido a la mayor o menor afectación que produjeron los eventos píricos sobre la materia orgánica. En el gráfico de barras para humedad antecedente (HºA) claramente quedan de relieve los contenidos de humedad en el suelo antes de realizar las simulaciones de lluvias. En los cuales, para el caso del bloque BII, se registró una precipitación la tarde del día anterior y en el caso de los bloques BIII y BIV ésta se habría producido pocas horas antes de las simulaciones de lluvia realizadas. Ello, dio por resultado altos contenidos de humedad en los suelos de las áreas quemadas a la hora de simular las lluvias dado que la ceniza, que cubría el suelo, se encontraba totalmente embebida en agua en algunos casos. La Humedad antecedente (HºA), entonces, varió bloque a bloque debido quizás a las precipitaciones pero también a los tipos de suelos y sus tipos de coberturas emplazadas sobre ellos. Como se habrá podido observar, la cobertura en áreas no quemadas fue de casi el 100 % mientras que en las laderas incendiadas osciló entre el 0 % y el 5 %, de lo que surge entonces que los suelos de éstas últimas carecían de protección al momento de realizar los ensayos. A lo que se le suma un factor que resultó globalmente menor en las laderas afectadas, la pendiente, y que quizá por ello los
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valores de escorrentía y erosión no fueran más altos tras las simulaciones de lluvia llevadas a cabo. Así, la infiltración dependió de la intensidad de lluvia simulada, de la pendiente y de los bloques, y dejó además en evidencia esas diferencias de los niveles de humedad del suelo en los gráficos de los Porcentaje de infiltración vs. Intensidad de lluvia simulada bloque a bloque, donde en casi todos los casos en laderas no quemadas (Nq) la infiltración fue mayor que en las laderas quemadas (Q). Y el Porcentaje de Infiltración fue disminuyendo en la medida en que se aumentaba la intensidad de lluvia simulada, teniendo en cuenta que el volumen de agua que representa al porcentaje de infiltración de una lluvia de 75 mm/hs no es el mismo volumen de agua que representa al mismo valor de una lluvia de 145 mm/hs. Ante lo cual, la medida que caracteriza mejor a la infiltración, y la hace comparable bloque a bloque, es la Capacidad de Infiltración que también en líneas generales y, por el contrario a la anterior, fue aumentando en la medida en que se aumentaba la intensidad de lluvias simuladas. Y en relación a esto último, en la Figura Nº 33, se genera un gráfico donde se contrasta la capacidad de infiltración (I) en función de la intensidad de lluvia (In), idealizando lo que probablemente podría pasar con la infiltración puntualmente en una ladera. Relieve donde el factor pendiente es crítico no sólo porque de ello depende la cantidad de agua que infiltra en el suelo y la velocidad de la escorrentía superficial, sino porque también de la pendiente depende el tipo o tipos de suelos que se puede encontrar y con ello posibles capacidades de infiltración diferenciales. En la mencionada figura se observa que I aumenta en una ladera en la medida que aumenta In hasta alcanzar un techo o meseta. Luego
Figura Nº 33: Gráfico ideal de la posible tasa de infiltración sobre una ladera
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del cual comienza a disminuir hasta alcanzar una velocidad de cambio para un período estándar del 10 % o menos de su valor a partir de un punto P (Inb, Ib), donde la Intensidad de la lluvia base y la Capacidad de infiltración base respectivamente son función puntualmente del proceso hidrológico de la lluvia sobre la superficie de una ladera. Las características intrínsecas y extrínsecas de los métodos empleados para la determinación de la Capacidad de Infiltración (Ver ANEXOS), sirven para agregar que los datos obtenidos al respecto con el infiltrómetro de doble anillo son extraordinariamente altos en comparación con los obtenidos con el método de simulación de lluvias. Pero, a todo ello, y sin estar en condiciones de descartar el uno por el otro, cabe decir que se habrá notado que además de depender de la intensidad de lluvia simulada y de los bloques, la Capacidad de Infiltración aumentaba en la medida en que se aumentaba la intensidad de las lluvias simuladas en las parcelas experimentales. Y para el análisis de esta tendencia hay que considerar que la capacidad de infiltración corresponde a la cantidad de agua que se infiltra en el suelo en un tiempo determinado y, además, que si cae mucha agua en poco tiempo (Alta Intensidad de lluvia) es lógico esperar que no toda infiltre y que los excedentes se transformen en escorrentía superficial. Pero, por el contrario, como ya se dijo, en la medida que una aumenta también aumenta la otra y es por ello que se piensa que efectivamente la capacidad de infiltración real debe hallarse en algún punto situado por encima de los valores obtenidos con el simulador de lluvias y, puntualmente en relieves de laderas, por debajo de los determinados mediante la aplicación del modelo de Kostiakov – Lewis. En cuanto a los datos de Capacidad de Infiltración obtenidos con el infiltrómetro de anillos, se tendrá que para el norte del área de estudio (Bloques BI y BII) se cuenta con dos puntos cruciales P1 (619; 256) y P2 (617; 307) que son dignos de ser analizados y discutidos en este momento (punto P según Tb e Ib respectivamente) para destacar que para ambos puntos el tiempo base (Tb) es casi el mismo. Siendo notable que para casi un mismo tiempo base de infiltración, la capacidad de infiltración (mm/hs) sea más baja en el primero que en el segundo. Pero quizá esto estaría dando indicios posiblemente en cuanto a la variabilidad de suelos ya mencionada para toda el área de estudio. Porque si para un mismo Tb tenemos capacidades de infiltración distintas, quizá ello nos esté diciendo también entre otras cosas que el primer punto corresponde a un suelo con más proporción de materiales finos como limos y arcillas que los suelos del
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segundo punto, lo cual hace que en este último la velocidad de infiltración base Ib sea mayor que en el primero donde si contamos con más porcentaje de arcillas, éstas cuando se hidratan tienden a expandirse y con ello a disminuir el tamaño de los poros del suelo que a su vez hace que disminuya la capacidad de infiltración base Ib. A todo ello, quiero destacar también que en un estudio similar a este realizado en España, luego de la época de lluvia se registraron volúmenes de escorrentía mayores con tasas de infiltración base (Ib) menores (Llovet López, 2005) lo cual marca la tendencia de lo que puede ocurrir en períodos posteriores de lluvia después de este verano de 2012 – 2013. Porque esto nos lleva a pensar indudablemente que las lluvias, en una zona afectada por un evento pírico, no sólo arrojan una respuesta diferente inmediatamente después de un incendio sino que ellas mismas pueden modificar incluso la respuesta hidrológica del suelo de un área en el lapso de un período de lluvia al que le sigue inmediatamente después de ese año hidrológico. Pero también, cabe recordar que los cambios de las tasas de infiltración y de la susceptibilidad de los suelos a la generación de escorrentía y erosión son propiedades dinámicas que se ven afectadas por los cambios que se producen en el suelo durante una tormenta. Estos cambios afectan a las propiedades hidráulicas como la infiltración y la conductividad hidráulica del suelo, pero también a sus características superficiales como la rugosidad superficial y al desarrollo del sellado y encostramiento. Así, todas estas variaciones dentro de la tormenta contribuyen a un incremento en el potencial erosivo de la escorrentía y a una mayor probabilidad del desarrollo de surcos y cárcavas. Y aunque estos procesos operan in situ, condicionan la cantidad total de escorrentía y de sedimento exportado a áreas más extensas y a la mencionada evolución de redes de cárcavas como así también al inicio y desarrollo de barrancos (Derruau, 1970 Martínez Mena et al., 2001). La escorrentía, por su parte, es teóricamente el producto de la interacción de las intensidades de lluvia, los suelos y su capacidad de infiltración, las pendientes del terreno y la cobertura a nivel del suelo pero, en los análisis realizados, sólo se encontró que el Porcentaje de Escorrentía dependió de la intensidad de lluvia simulada y de la pendiente del terreno. Y la escorrentía superficial puede llegar a resultar importante en algunos casos, como la proveniente de las laderas
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quemadas que colindan estrechamente con la Ciudad de Salta (Bloques BIII al BVI), para los cuales corresponde el siguiente análisis: Allí, globalmente las superficies de laderas quemadas son 22,54 ha y 24,72 ha para los bloques BII – BIV y BV - BVI respectivamente (Figura Nº 34). Pero antes del citado análisis es necesario hacer algunas consideraciones y suposiciones, para decir que: 1. Los escurrimientos superficiales en todos los casos bajan de la ladera debido a la pendiente de éstas hasta el sector urbanizado del Valle de Lerma colindante, buscando los sectores bajos y fluyendo por las calles vecinas en el sentido de la pendiente del relieve natural y urbano. 2. En la Ciudad de Salta identifiquemos Unidades Ciudad (UC), y consideremos que la superficie de cada UC corresponde a una manzana tipo de la ciudad más sus veredas y sólo dos de sus calles perimetrales. 3. Ahora supongamos que el total de las superficies quemadas, en ambos cerros, no están quemadas, de tal manera de contrastar los escurrimientos superficiales que éstas áreas afectadas producirían sin la afectación del fuego. 4. Y supongamos también, que esos escurrimientos superficiales que fluyen por las calles de la ciudad vecinas a tales relieves positivos, alcanzan una altura de 25 mm de tal manera que constituyen una lámina uniforme de agua de cordón de la vereda a cordón de la vereda. En síntesis, se tendrá que, si las superficies de laderas quemadas de los cerros en cuestión no estuvieran quemadas, el total de la escorrentía superficial producida afectaría a 35 UC, en contraste con las 55 UC que se estimó con este estudio se vieron afectadas con las lluvias del período estival 2012 - 2013.
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Figura Nº 34: Zona Urbana de influencia directa de los bloques BIII al BVI En la figura, el área de la Ciudad de Salta colindante con las serranías de Mojotoro donde aproximadamente se harían efectivos los volúmenes de escorrentía producidos en ella. Al norte, confluencia de los canales cerrados Av. Virrey Toledo – Calle Juramento, cota 1188 mt., y al sur, desembocadura del canal abierto de Av. Hipólito Irigoyen con el río Arenales, cota 1169 mt. (Fuente: Google Earth)
Por su parte, La producción de sedimentos o erosión (Mg/ha/evento) dependió también de la intensidad de lluvias simuladas, del estado de la ladera y de la interacción entre ambos factores. En todos los bloques fue mayor en laderas quemadas y a intensidades de lluvias simuladas de 145 mm/hs. Lo notable es que los valores intermedios de producción de sedimento se dieron en un sentido general exclusivamente a bajas intensidades de lluvias (75 mm/hs). Cabe acotar también que en el sur del área de estudio, la mayor cantidad de sedimentos fue producida por lluvias simuladas sobre laderas del cerro 20 de Febrero (Bloque BIII – 145 mm/hs). Así, en esta zona la concentración de sedimentos (CS) fue por lejos
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mucho mayor en laderas quemadas, registrándose entonces en todo el rango de intensidades de lluvias simuladas (75 – 110 y 145 mm/hs). Pero también se podrá apreciar en los gráficos de Erosión y Concentración de Sedimentos (Cs) en contraste con el de Escorrentía que en las laderas no quemadas se registró máximas en cuanto a protección del suelo, ello, debido muy posiblemente a los materiales orgánicos en descomposición sobre de él, incluso hasta en laderas con pendientes de hasta el 45%, dado que si bien hubo escorrentía, en esta no se detectaron materiales en solución.
10 CONCLUSIONES En este trabajo se midió con un simulador de lluvias (Cobo Quintero et al., 1999) el efecto de tres intensidades de lluvias simuladas sobre la infiltración, el escurrimiento superficial y la pérdida de suelos en laderas quemadas y no quemadas de la Serranía de Mojotoro. Tanto la escorrentía como la erosión fueron diferenciales, registrándose que ambas fueron en un sentido general hasta un 60 % mayores en las laderas afectadas por lo incendios. La Intensidad de las lluvias simuladas, los bloques y marginalmente la Humedad Antecedente fueron determinantes en la obtención de la Capacidad de Infiltración con el simulador de lluvias de distintas intensidades, la que fue contrastada con aquella que a la par se determinó con los infiltrómetros de anillos. Concluyendo que la Capacidad de Infiltración Real, en la zona de estudio, debe hallarse en algún punto situado por encima de los valores que se obtuvo con el simulador de lluvias y, puntualmente en relieves de laderas, por debajo de los valores determinados mediante la aplicación del método del infiltrómetro de doble anillo. Entre tanto, para toda el área de estudio las pendientes medias registradas fueron mayores en la zona norte (Bloques BI y BII), donde el fuego fue más benigno que en el sur (Bloques BIII al BVI). Ello daría otro indicio de los por qué de los volúmenes de escorrentía y de la erosión diferencial que se tuvo. En relación a la pérdida de suelos registrada en las laderas no quemadas de todo el estudio realizado: Aquellas donde se emplazan los bloques BIII y BIV serían las que cuentan con una protección máxima, porque la materia orgánica en descomposición (horizontes orgánicos) que se encuentra en la superficie del suelo
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protegió en tal medida a este, al punto que, si bien se registró importantes volúmenes de escorrentía superficial, ésta no contaba con partículas de suelo en solución. Todo ello, en contraste con los valores obtenidos en las laderas quemadas de los bloques BIII y BV, donde se registraron pérdidas extraordinarias de suelo. En las siguientes fotografías (Figuras Nº 35 y 36. Fuente: gentileza de Alejandra Cardona), se puede apreciar el material que bajó con la escorrentía superficial producida por las lluvias que se registraron en la madrugada del día miércoles 9 de enero de 2013, sobre las laderas donde se emplazaron los bloques BV y BVI, cuando se registraron en pocas horas cerca de 70 mm de lámina de lluvia caída. Pero otro antecedente lo es el de la madrugada del 16 de marzo del año 2010, cuando llegaron a recogerse más de 150 milímetros también en pocas horas, constituyéndose el evento en una lluvia no prevista por los servicios meteorológicos que sorprendió a la población de la Ciudad de Salta y de la zona centro-norte del Valle de Lerma (Iruya.com).
Figura Nº 35: Material removido
Figura Nº 36: Material removido I
Así, la mayor pérdida de suelo registrada, en megagramos por hectárea y por un evento de veinte minutos de duración, corresponde a la quinta parte (BIII) de lo aceptado por la FAO (Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación) para un campo de cultivo donde se realiza prácticas sustentables de manejo del suelo y del agua. A todo ello, tal pérdida, si bien corresponde a la simulación de una lluvia de 145 mm/hs, es un dato a tener en cuenta para futuras remediaciones del problema suscitado con los incendios de año 2012 y
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posteriores, considerando la duración y la frecuencia de las lluvias de nuestro período estival en el marco de un progresivo y gradual cambio climático. El Cº San José, no implica emergencia ambiental. Ello se debe a que allí la situación al mes de febrero de este año indicaba una significativa y verificable incorporación de la perturbación registrada por parte del resto de la vegetación en su conjunto dado que, de no ser por la carbonización de los fustes de los árboles hasta los 40 cm de altura (que en este caso no murieron como al sur del área de estudio), allí parecería no haber habido incendio. Y la explicación de ello, probablemente halla que buscarla en Las Hipótesis del No Equilibrio (Connell, 1978), donde ciertamente habremos de encontrar una de las posibles respuestas en su Hipótesis de las Perturbaciones Intermedias, haciendo referencia en tal sentido a que serán intermedias ya sea en cuanto a su Intensidad (en este caso intensidad del Fuego), Frecuencia (intervalo de tiempo entre un incendio y otro) y/o en cuanto al Tamaño del área afectada por esa perturbación representada, en este caso, por el incendio. Pero en el sur del área de estudio y coincidentemente con la mayor intensidad del fuego, en los bloques BIII-BIV (Cº 20 de Febrero) y BV-BVI (Cº San Bernardo) los escurrimientos superficiales, en tales y nuevas condiciones del ambiente, podrían afectar a 55 Unidades Ciudad, lo que supera ampliamente las 35 que serían afectadas de no existir la perturbación. Considérese en el análisis de estos datos que ello corresponde puntualmente a eventos de veinte minutos de duración y que los escurrimientos superficiales se encauzan y fluyen por el canal de las Avenidas Virrey Toledo - Hipólito Irigoyen con dirección hacia el río Arenales. Recuérdese también que el análisis realizado es sólo para áreas de ladera afectadas y no para toda la superficie de las laderas de los cerros donde se emplazan los bloques BIII al BVI. Asimismo, que se consideró que sólo llueve sobre las laderas quemadas, lo que en realidad no ocurrirá en ningún caso. Porque que si llueve sobre laderas quemadas ciertamente es muy probable que también llueva sobre las laderas no quemadas y, más aún, incluso sobre la propia ciudad y que en tal instancia sus propios escurrimientos superficiales también van a parar casi en la totalidad de los casos, por los desagües fluviales domiciliarios, a las calles vecinas. Y considérese en definitiva, que todo ello podría venir a afectar la contaminación cloacal actual del área de influencia de estos cerros (PIDUA, 2003), dado que en alguna media hay vecinos que arrojan los escurrimientos
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superficiales al sistema de cloacas, el cual, puede eventualmente llegar a colapsarse especialmente también durante los episodios de lluvias estivales. A lo que se le suma el estado en que quedaron las laderas de los bloques BIII al BVI. La Figuras 37, casi al fin de las lluvias del último período estival, muestra que en ningún caso los árboles de las zonas afectadas por los incendios sobrevivieron tras la fuerte perturbación que sufrieron en el invierno del año 2012. Allí se puede apreciar un sinnúmero de rebrotes en la base de cebiles y guayacanes. Lo que nos indicaría entre otras cosas que el fuego no afectó en demasía a las raíces de éstos y, por otro lado, que quizá tampoco lo debe estar el suelo mineral en profundidad a pesar de la temperatura que alcanzó el incendio del año 2012. A lo que se puede asegurar entonces es que el componente edáfico quedó sin la protección que le brindaran los árboles del componente vegetal que, cambiando tras los incendios totalmente la estructura vertical, pasó a ser un conjunto de manchones de rebrotes muy dispersos que no alcanzan el metro de altura sobre las laderas, lo cual deja mucho suelo al descubierto y sin cobertura ni de dosel, ni de materia orgánica en descomposición.
Figura Nº 37: Estado de las laderas en los cerros San Bernardo y 20 de Febrero, al día 22/2/2013
Téngase en cuenta que para la elaboración de esta tesina se recurrió a diversos tipos de materiales en un intento de realizar un estudio integrador del sistema ambiental siguiendo en líneas generales el concepto ambiente en su tesis amplia pero, aún todo lo realizado o lo que se pudiera haber hecho en gabinete o en campo, considere el lector que este trabajo es a nivel reconocimiento, quedando de esta manera sus alcances limitados a ese nivel de estudios. No pudiéndose Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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hablar entonces de generalidad de procesos ni de resultados que engloben a toda el área, ni aunque incluso los experimentos de campo como los realizados en las laderas quemadas y no quemadas de parte de la Serranía de Mojotoro estén dotados de mucho realismo. A la vez considere también que, si bien las intensidades simuladas para la elaboración de este trabajo fueron extraordinarias para lo que llueve naturalmente en nuestra zona, todo ello sirvió para, en alguna medida, iniciar los estudios de los efectos de las lluvias en tales relieves como así también para empezar a comprender puntualmente la respuesta hidrológica de estos suelos en el marco de las perturbaciones naturales, o no, como los incendios forestales que en tales inmediaciones de la Ciudad de Salta se producen en el período invernal. Por último, y cerrando estas conclusiones, es necesario decir que los valores obtenidos a partir de este estudio deben considerarse con cautela, y solamente desde un punto de vista comparativo. Porque hay cuestiones insalvable como la escala del trabajo. Y al respecto se tendrá que las parcelas de simulación de lluvia de distintas intensidades, en principio, son muy pequeñas, de +/- 0,1 m2, y no incluyen fenómenos de redistribución y de resedimentación, ni tampoco permiten la creación de surcos de una cierta magnitud ni de otras formaciones asociadas a la erosión como cárcavas o deslizamientos. Asimismo, se trabajó con una lluvia artificial, con los consiguientes problemas de equiparación con las precipitaciones naturales, tanto al nivel de intensidad como al del tamaño y velocidad de caída de las gotas, que a su vez tiene que ver con su energía cinética y la agresividad de éstas. Es por ello que solamente se pueden considerar desde un punto de vista cualitativo y compararlos con ensayos realizados con equipos y parcelas de las mismas características (Adaptado de Llovet López, 2005).
11 RECOMENDACIONES El nivel de detalle de este trabajo también limita las recomendaciones que se puedan hacer, por ello se recomienda como medias generales de prevención y remediación a:
11.1 POSIBLES MEDIDAS DE PREVENCIÓN En relación a la prevención de los incendios se enfrenta una cuestión complicada porque el área es prácticamente de libre acceso al público en general y, quizá, la mejor medida a tomar en relación a ello sea la de aumentar el control y Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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la implementación de un programa de educación ambiental eficaz y permanente en el tiempo. Adicionalmente, pero no menos importantes, se proponen como otras medidas de prevención a: Dar continuidad a los estudios realizados en este trabajo de tesina ampliando en el área foco los puntos de muestreo para contar con nuevos datos surgidos a partir de las simulaciones de lluvias para continuar con su análisis, procurando realizar todo ello antes del próximo período lluvioso en nuestra zona. Porque de los resultados obtenidos en futuros estudios ciertamente depende la respuesta del ciclo hidrológico posterior, dado que procesos físicos como lo son el taponamiento y el sellado de los poros del suelo puede efectivamente afectar el parámetro infiltración en el subsiguiente año (Llovet López, 2005). Y su conocimiento será determinante a la hora de la identificación de posibles problemáticas ambientales emergentes, resultando útiles también a la hora de decidir el momento oportuno de proponer e iniciar la puesta en práctica de técnicas de remediación en las laderas afectadas con, por ejemplo, el establecimiento de estructuras que retengan el suelo removido y que corten las pendientes, cumpliendo también con la función de disminuir la escorrentía superficial y su velocidad que puede tornarse en algunos casos muy erosiva. A la par de la anterior, realizar otro estudio en relación a las capacidades de infiltración con simulador de lluvia, para determinar qué valor máximo podría alcanzar la capacidad de infiltración en función de lo observado en este trabajo de reconocimiento en donde se describe que en la medida que se aumenta la intensidad de lluvia, aumenta la capacidad de infiltración. También se hará necesario continuar con en el estudio de los suelos de las laderas de exposición oeste de la Serranía de Mojotoro, debiendo ser éste, al menos a nivel de semidetalle. Profundizando así en la descripción de su componente ambiental edáfico para comprender mejor la dinámica de los factores que afectan ciertamente el proceso hidrológico en la zona. Empero, a todo ello, y concatenando actividades, también se hará necesario estudiar con más detalle el relieve mediante la elaboración de la cartografía pertinente, la cual debería contar con al menos un resumen integrador de las pendientes, longitud y grado, como así también la forma de las laderas (Lagos Farías, 2006).
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El conocimiento de su cobertura vegetal, su composición específica, su distribución espacial y sus estructuras vertical y horizontal sería importante alcanzar y comprender. Determinando, en la medida de lo posible, el porcentaje de regeneración natural en las laderas quemadas y no quemadas. En base a la estructura vertical y horizontal de la vegetación, determinar mediante estudios de infiltración con el simulador de lluvia, cómo es que varía en los bosques de las laderas de la Serranía de Mojotoro la capacidad de infiltración del suelo dado que ella vendría a ser función de la distancia al tronco de arbustos y árboles según Lyford y Qashu, (1969). Pero también a partir del conocimiento de las estructuras de los bosques de la serranía se podría determinar la susceptibilidad del suelo ante la velocidad terminal de las gotas de lluvia según lo propone en sus estudios Suárez de Castro, (1952). Ello sería llevado a cabo en laderas quemadas y no quemadas y a la par del pertinente estudio de sucesiones de la vegetación, especialmente en laderas fuertemente afectadas por el fuego, y de la ya mencionada regeneración natural también en aquellas zonas donde esta fue afectada total o parcialmente y en áreas de control. En función a lo anterior, sería lógico estudiar también la procedencia de la materia orgánica en descomposición que cubre el suelo de las laderas en estudio. Y la velocidad a la cual esos materiales orgánicos, expuestos al intemperismo de la zona, se degradan. Todo ello para contar con más información acerca de la posible intensidad destructiva que pueden alcanzar los eventos de fuego. Pero también para conocer el tiempo de permanencia en el ambiente de tales materiales como efectiva barrera protectora del suelo ante la erosión hídrica. Y en lo referente al efecto protector de estos materiales, sería valioso conocer hasta qué valor de pendiente del relieve son realmente efectivos, partiendo de que las pasturas, por ejemplo, que corresponden a estructuras de la vegetación que se encuentran también muy próximas al suelo, actúan en teoría eficientemente hasta un máximo del 30% de pendiente. También sería muy interesante instalar en la zona de al menos los cerros San Bernardo y 20 de Febrero una estación metereológica con un pluviógrafo que nos permita obtener datos de volúmenes de lámina de lluvia caída como así también sus intensidades. Y lo no menos importante, sería reflotar el proyecto del ing. Ricardo Farqhuarson, referido a la creación de una Reserva de Usos Múltiples en la parte
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central de área que ahora nos incumbe. Ello permitiría dar un marco institucional a las actividades de monitoreos y remediaciones que, desde luego, se tendrían que haber comenzado hace tiempo a realizar en las laderas de la Serranía de Mojotoro que colindan con las áreas urbanas de la Ciudad de Salta A la par y de manera general, se podría estudiar también la erosión hídrica mediante el empleo y aplicación de métodos directos e indirectos. Dentro de los cuales, entre los primeros, se encuentran por ejemplo (Adaptado de Lagos Farías, 2006): Método de parcelas de escurrimiento, Método de parcelas con clavos de erosión, Medición de la erosión de impacto y Medición de la erosión laminar como lo son: Parcelas de erosión, Colectores de Geralch, Mallas de limo, Dendrocronología y Puentes de erosión (Ver ANEXO RECOMENDACIONES). Y dentro de los métodos de determinación indirecta de la erosión hídrica, estos están asociados puntualmente a modelos que son representaciones simplificadas de la realidad. Entre lo que se puede mencionar a los modelos estadísticos, físicos y paramétricos y, en éstos últimos, se encuentran los modelos más revisados y modificados que son a su vez los más empleados en lo referido a la cuantificación cualitativa de la pérdida de suelos producto de la erosión hídrica, la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos; la Ecuación Universal Revisada de Pérdida de Suelos y la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos Modificada (Hernández Herrera. 2011).
11.2 POSIBLES MEDIDAS DE REMEDIACIÓN A continuación se proponen una serie de medidas para remediar el estado en que quedaron las laderas afectadas por los incendios de invierno del 2012 y anteriores, especialmente aquellas emplazadas en los cerros San Bernardo y 20 de Febrero, donde se evidencian las mayores afectaciones a los suelos. Lo que nos lleva a reflexionar y a aceptar que en el ambiente terrestre existen una gran variedad de suelos que difieren en composición y propiedades, por lo que la utilización correcta de este recurso debe atender a sus aptitudes naturales para cada tipo de uso. A lo que debemos considerar también que el tiempo de formación del suelo es muy superior al de los ciclos de las actividades humanas que pueden degradarlo, por lo que su correcta gestión y explotación debe hacerse interpretando a éste como un recurso frágil y no renovable en la mayoría de los casos (Alcañiz, 2008). Y por ello debe estar sujeto a hacer de él un aprovechamiento conservacionista desde donde se lo mire.
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Así, tendremos que para las áreas afectadas de la Serranía de Mojotoro, aunque ya sea tarde decirlo, se recomienda como medidas de remediación a las siguientes técnicas de rehabilitación de suelos incendiados: Las técnicas de estabilización de suelos quemados deben ser aplicadas de forma urgente después del fuego ya que la mayor parte de las pérdidas de suelo ocurren en los primeros meses después de ocurrida tal perturbación. La siembra de herbáceas ha sido ampliamente usada debido a su bajo coste y facilidad de aplicación. Sin embargo, algunos estudios recientes en los Estados Unidos han mostrado su baja eficacia en el control de la erosión, particularmente en el primer año post-fuego cuando el riesgo es mayor debido a su incapacidad de proteger al suelo de forma inmediata. No obstante, en lugares de clima templado cuando el fuego es seguido por una serie de eventos de lluvia de intensidad suave y bien espaciados, la siembra puede ser eficaz. Además, hay que considerar, que la siembra puede presentar consecuencias ecológicas negativas, al aumentar el riesgo de interferencia por competencia ante la recuperación de la vegetación nativa. No obstante, esto no ocurre en todos los casos. Así, no se detectaron diferencias ni en la cobertura ni en la diversidad de especies entre las zonas tratadas con siembra en relación al control no tratado nueve meses después de su aplicación en una zona de matorral en Galicia, España (Fernández et al., 2011). Por otra parte, la aplicación de mulch trata de incrementar de forma inmediata la cobertura del suelo desprotegido después del fuego. Y en tal sentido, se han medido niveles de reducción de la erosión de entre el 87 y el 95% en diferentes estudios después de la aplicación de mulch de paja a tasas de 2,0 a 2,4 Mg/ha (Megagramo por hectárea = una Tonelada por hectárea)). Y comparando la eficacia de dos tipos de mulch en la reducción de las pérdidas de suelo por erosión tras un incendio de alta severidad en el 2006, se obtuvo que el mulch de paja aplicado a una tasa de 2 Mg/ha consiguió cubrir el 80% del suelo mientras que la aplicación de 4 Mg/ha de mulch de astilla sólo proporcionó una cobertura del 45%. Y como consecuencia, durante el primer año después del incendio sólo el mulch de paja redujo de manera significativa las pérdidas por erosión (66%) en comparación con una zona no tratada. A pesar de su alta efectividad en la reducción de la erosión, las principales desventajas del mulch de paja son su alto coste y el riesgo de introducir semillas de plantas no deseadas. Entre tanto, las fajinadas de troncos siguiendo curvas de nivel son un tratamiento frecuentemente usado por los servicios forestales en España y otros países. Su efectividad depende principalmente de su capacidad para retener sedimentos. Y en estudios
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recientes no se detectó que las fajinadas construidas con matorral redujeran significativamente las pérdidas de suelo por erosión después de incendio, en comparación con un suelo quemado no tratado. Y la mayor parte de los experimentos concluyen que esta técnica es eficaz en las primeras tormentas después de la instalación y que su efectividad es mayor en las laderas planas, perdiendo eficacia en las laderas convergentes. Por otra parte, hay que considerar que su construcción requiere pericia y es fácil que se produzcan fallos en su instalación (Extraído de Fernández et al., 2011). A lo dicho hasta el momento también es conveniente agregar que el repoblado del área afectada suele ser muy efectivo también. Este se debe realizar en lo posible con especies de la zona como hierbas y arbustos nativos y/o conjuntamente con algunas otras de nuestras leñosas de mayor porte que son las representativas del área: el lapacho rosado, el tarco, el cebil, el guayacán y la tipa blanca entre otros. Al respecto Giordamachi (2010), propone la aplicación de técnicas de bioingeniería que requieren además de la vegetación como elemento primordial, el uso combinado de estructuras adicionales, las cuáles ayudan a sostener la vegetación hasta que ésta se establezca, a la vez, que actúan como barreras disminuyendo la velocidad de escorrentía a lo largo de la pendiente de la ladera y reteniendo sedimentos. Donde, en todos los casos y bajo cualquier condición, asegura, que la vegetación original con su biodiversidad representa el elemento más efectivo para el control de la erosión hídrica cuando se ha removido por completo la cobertura protectora del suelo (tal es lo sucedido en las laderas incendiadas de los cerros 20 de Febrero y San bernardo) y se desea recuperar la situación original. Ello requerirá de la planificación y construcción de un sistema de recuperación complejo y con muchas variables a tener en cuenta. Asimismo, el mantenimiento de las especies vegetales durante la construcción, germinación y establecimiento de la vegetación, es un factor muy importante que debe incluir elementos tales como: construcción de cercas alrededor de las plantaciones para protegerlas de los animales depredadores, en caso de observar la presencia de éstos; fertilización periódica para mantener la calidad de la cobertura vegetal; rellenar con suelo los surcos y cárcavas que puedan aparecer, control de insectos, enfermedades y malezas; control de las actividades humanas depredadoras que puedan afectar el proceso de revegetación y la aplicación de riego en caso de ser necesario (Giordamachi, 2010).
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Y las obras estructurales adicionales que pueden llevarse a la práctica son (Tomado de Mármol, 2008): Diques de retención, Diques de consolidación, Diques de gaviones, Palizadas y Fajinadas (Ver ANEXO RECOMENDACIONES). Estructuras que, para su construcción, se recomienda utilizar los materiales disponibles en las zonas afectadas.
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12 ANEXOS
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12.1 CARACTERÍSTICAS INTRÍNSECAS Y EXTRÍNSECAS DE LOS MÉTODOS EMPLEADOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA INFILTRACIÓN Para la determinación de la Capacidad de Infiltración, se recurrió a dos métodos: el infiltrómetro de anillos y el simulador de lluvia. Entonces, para mejorar la interpretación de los resultados, se procedió a realizar un breve estudio comparativo y reflexivo de los métodos empleados para la determinación de las dos medidas de capacidades de infiltración obtenidas. En relación a ello, más allá de los factores que influyen en el proceso hidrológico de la infiltración mencionados en este trabajo, se tendrá que en la Figura Nº 38 se puede apreciar las diferencias significativas que emergen a partir de los mecanismos físicos intrínsecos y extrínsecos que intervinieron en uno y otro método puesto en práctica en las laderas de estudio para su determinación.
Figura Nº 38: Factores intrínsecos y extrínsecos que intervinieron en la determinación de la capacidad de infiltración, según el método empleado A o B
En A, básicamente el diseño del infiltrómetro de anillos impone confinamiento al agua que se infiltra, la cual, queda sujeta sólo a la atracción que ejerce la
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gravedad y a la capilaridad del suelo que, valga la redundancia, atrae al agua hacia abajo, lo que lleva a pensar que el fluido ingresa en los intersticios y poros del suelo en la medida en que estos van evacuando el aire que los ocupa, resultando todo ello en un desplazamiento desde arriba hacia abajo, equivaliendo a un movimiento cuya sentido es vertical y cuya dirección es hacia el interior del suelo que se encuentra directamente debajo de él (en A, flechas rojas). En el caso de B, se puede identificar claramente (área celeste) la cortina de lluvia simulada que cae sobre la parcela experimental. Así, cada gota en su caída adquiere una determinada velocidad final (Vf) que hace a su vez, en combinación con la masa de la gota de lluvia, que cada gota de lluvia adquiera una determinada energía cinética (Ec). Ahora bien, si este suelo está desnudo o se verifica en él alguna afectación en su cobertura vegetal, esa energía cinética con que las gotas de lluvia alcanzan el suelo ciertamente se disipará directamente en él, y el resultado es que se producirán salpicaduras de agua y de partículas de suelo embebidas en agua (Figura Nº 39 y 40). Por otro lado, y sumado a lo anterior, se
Figura Nº 39: Etapas de la erosión hídrica (Fuente: www.rolf.derpsch.com) En la figura, el proceso de erosión comienza por el impacto de la gota de lluvia sobre el suelo desnudo (A); sus agregados son desintegrados en partículas minúsculas (B); que tapan los poros formando una selladura superficial (C); provocando, por facilitación del proceso, el escurrimiento superficial del agua de lluvia. Lo que en definitiva, da como resultado que el agua que escurre transporta partículas de suelo y las deposite en lugares bajos (D) (Adaptado de Lagos Farías. 2006).
tendrá que una vez que el suelo está mojado en superficie y mientras continúe el aporte de agua que viene dado por la lluvia natural o simulada, el agua que alcanza el suelo comenzará a infiltrarse en él a una tasa variable de infiltración porque, como ya se sabrá, ésta irá disminuyendo conforme pase el tiempo y hará posible que el agua comience a encharcarse y a escurrir en dirección de la pendiente para constituir la escorrentía superficial que, a su vez, en su desplazamiento puede arrastrar esas partículas antes desprendidas e incluso
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inducir desprendimientos de nuevas partículas de sectores del suelo aún no afectadas por la erosión hídrica hasta llegar a depositarse en las partes bajas de una cuenca y en sus depresiones y, en los ensayos de lluvias simuladas, en el recipiente que se instaló para tal fin en la parte terminal de la parcela experimental para allí recoger tales pérdidas (Colotti Bizarri, 2002; Asseline, 1988; Benito et al., 2003; Cerdá, 1999; Pérez et al., 2003; Rostagno et al., 1995). Todo lo anterior, por su gran aproximación a lo que sucede en la realidad, inclina a pensar que en definitiva lo que se midió, lo que en alguna medida se midió, según la abstracción realizada de la complejidad del proceso, fue el Efecto de tres intensidades de lluvia simuladas, sobre el escurrimiento superficial y la pérdida de suelos en laderas quemadas y no quemadas de la Serranía de Mojotoro, experimentos a partir de los cuales, se obtuvo datos de capacidad de infiltración por la diferencia entre aporte y pérdidas, como así también datos de erosión de suelos por los materiales que fueron transportados por las escorrentías superficiales surgidas a partir de los ensayos de lluvias simuladas realizados.
Figura Nº 40: Trayectoria de las partículas del suelo desprendidas tras el impacto de la gota de lluvia (Adaptado de Mármol, 2008)
Continuando con este breve estudio comparativo y reflexivo acerca de los métodos empleados para la determinación de la capacidad de infiltración, en un intento de proporcionar al lector de herramientas para el análisis de los resultados y de sus alcances, se notará entonces, según lo expuesto arriba, que con el infiltrómetro de anillos se tuvo a primera vista que sólo actúan las fuerzas de la gravedad y de la capilaridad del suelo, mientras que en las simulaciones de lluvia además de actuar las anteriores se le suma la inercia propia del agua que en una Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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superficie inclinada de ladera se encharca y abandona su estado de reposo o continua con su movimiento y fluye ladera abajo en un movimiento ya no vertical como en el caso de lo sucedido con el infiltrómetro de anillos. Proceso al que hay que agregarle también las consecuencias de un factor más en este caso, las salpicaduras de las partículas antes mencionadas. Y lo que también habrá que considerar en tales circunstancias es que ese volumen de agua que fluye ladera abajo se corresponde con aquel movimiento de agua que ocurre con tirantes pequeños, por lo que la rugosidad del suelo tiene una gran influencia especialmente en laderas donde el régimen es del tipo subcrítico incluso en aquellas con pendientes fuertes. Produciendo a su paso afectaciones que van desde el transporte de suelo a la formación del sedimentograma en determinado sector o sectores de la ladera (García Jiménez et al., 1995).
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12.2 TABLAS
Simulaciones de lluvias de distintas intensidades Fecha:
/
/
Lugar:...……………………….…...……………..………………… Inicio: ……………hs.
Finalización:……………hs
Ubicación:……………….………………………..Ladera:………………………..……………….Ubicación en la ladera:………………………………………. Estado del tiempo: hoy:…………………………………………...……………………Ayer:……………………………………………………………………….. Vegetación Nº de Ensayo (E)
Ladera Q / Nq
h
Intensidad ENSAYO (mm/hs)
Pendiente
Densidad: Nº de cuadrados ocupados
Observaciones Estratificación Vertical
Desnivel (cm)
N
E
S
Estratificación Horizontal
O
Tabla Nº 5 : Planilla de campo, registro de datos simulaciones de lluvia
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Ensayo de Infiltración – Infiltrómetro de doble anillo Serranía de Mojotoro Fecha:……………………………….Ubicación:…………………………………………. Ladera: ……………………………. Ubicación en la ladera:…………………………… Pendiente: ……………………………. Cobertura: ……………………………………… TIEMPO (minutos)
LECTURA (milímetros)
ENRASE (milímetros)
Depresión Parcial
Depresión Acumulada
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 16 20 25 30 40 50 60 70 80 90 Tabla Nº 6: P l a n i l l a d e r e g i s t r o d e d a t o s d e i n f i l t r a c i ó n
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NIVEL DE RELEVAMIENTO RECONOCIMIENTO DE SUELOS DE: …………………………………………………………………………………………… . ………………………………………………………………………………………… Reconocedor: …………………………………………………………………..
Perfil Nº
…………
Mosaico: ……………………………………. Aerofoto: …………………...
Fecha: …..….. / …...… / ..……..
Gran Grupo: ……………………………………………………………………………………………………………………….. Serie:…………………………………………. Fase: …………………………………………. Símbolo: …………… Ubicación: ………………………………………………………………………
Altitud: ………… msnm
Unidad Geomorfológica: .………………………………………………………………………………………………………. Relieve: .…………………………………….. Posición: ……………………
Pendiente: …………%
Material Originario:. ………………………………………………………………………………………………………………. Vegetación o Cultivos:………………………………………………… Cobertura Vegetal %:…………………………..… Drenaje: …………………………………………….. Permeabilidad: …………………………………………….. Capa Freática: .…………………….
Sales y/o Álcalís:………………….
Anegabilidad:. ……………………………..
Erosión:.………………….
Prof. Efectiva: ……….mts. Pedregosidad: .……………………
Observaciones:…………………………………………………………………………………………………………………….
Tipo
Clase
Grado
S
H
M
p
=
Raíces
CO3
Humedad
pH
Moteados
Consistencia
Barnices Presencia / Color
Estructura
Concreciones
Textura
Color S (seco) H (húmedo)
Límite Tipo / Forma
Profundidad (cm)
Horizonte
…………………………………………………………………………………………………………………………………………
a
T
S
P
F
H
C
T
S
P
F
H
C
T
S
P
F
H
C
T
S
P
F
H
C
Observaciones:…………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Tabla Nº 5: Hoja de Reconocimiento de Suelos empleada en este trabajo
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12.3 MAPAS
Figura Nº 41: Mapa Base de Incendio
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12.4 MEMORIAS DE LOS TRABAJOS DE CAMPO EN IMÁGENES Esta sección corresponde a las memorias de los trabajos de campo en imágenes. A continuación se hace referencia a las fotografías que figuran más adelante, seguida de una breve explicación. Aquí cabe señalar que las fotografías que se presentan sobre fondo negro, son aquellas que corresponden a laderas quemadas y, en fondo verde oscuro, a las tomadas en laderas no quemadas. Bloques BI y BII Sector norte del área de estudio Cerro San José Ladera Quemada Fotografía 1 a 8 1: Primera simulación de lluvia, preparando el equipo. 2: Pendientes del terreno. Nótese que la ladera está totalmente sin cobertura vegetal. 3: Inicio del escurrimiento superficial. 4: Equipo en operación plena. 5: Parcela experimental y notable cantidad de sedimentos en la escorrentía superficial. Ladera No Quemada 6: Calibrando el equipo y procediendo a llenar su depósito con agua. 7: Equipo, calibrado a una intensidad de lluvia de 75 mm/hs. 8: Casi al final de una simulación. Nótese la cantidad de escurrimiento superficial recogido, como así también los sedimentos arrastrados, en una ladera no quemada con una cobertura de hojas de aproximadamente 5 cm. de espesor. Bloques BIII al BVI Sector sur del área de estudio (A) Cerro 20 de Febrero Ladera Quemada Fotografía 9 a 18
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9 a 14: Nótese el estado de la ladera, ésta, totalmente sin cobertura vegetal. Menor pendiente que en los bloques BI y BII. 11: Fustes carbonizados hasta una altura aproximada de 2 mt. 13: Parcela experimental e inicio del escurrimiento superficial. Nótese cantidad de sedimentos en el color del agua y, sobre las paredes internas de la parcela experimental, las salpicaduras de las partículas de suelo producidas por las gotas de agua al golpear la superficie. 15: Ladera quemada del cerro 20 de Febrero, compartiendo los datos obtenidos con mi director de tesina, Andrés Tálamo y el señor Ernesto Flores, representante de la Subsecretaría de Emergencias y Prevención de municipio capitalino. Ladera No Quemada 16: Midiendo cobertura con Cintia Cabrera. 17: Estado de la cobertura del suelo, mulch abundante de ramitas y hojas con un espesor de 8 cm. aproximadamente. 18: Pendiente del terreno en laderas no quemadas. Sector sur del área de estudio (B) Cerro San Bernardo Ladera Quemada Fotografía 19 a 36 19 a 26: Estado de las laderas. Muchos árboles caídos. 23: Fustes quemados en la base. Carbonización de estas hasta una altura máxima de 2 mt. 26: Contraste de las laderas quemadas del cerro San Bernardo con las laderas vecinas (Fondo de la fotografía). 27: Sector con Opuntia sp. también afectado por los incendios. 29: Parte del equipo de trabajos de campo, caja de herramientas y bidones donde se recogieron los escurrimientos superficiales y los materiales en suspensión. 30: Instalando el simulador de lluvia. Nótese en el suelo, la total pérdida de rugosidad. 31: Parcela experimental y escurrimiento superficial.
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Ladera No quemada 32: Pendiente del terreno. 33: Parcela experimental. Nótese lo poco y casi nada de escurrimiento superficial y de materiales en suspensión recogidos casi al final de la simulación de lluvia. 35: Estructura vertical y horizontal de la vegetación. 36: Último día de trabajo, compañeros de actividades de campo. Al frente, de izquierda a derecha: Lina Aguilera y Cintia Cabrera, futuras ingenieras en Recursos Naturales y Medio Ambiente. Atrás, Fito (Adolfo Gustavo Resina) y Flavio Luis Ferreyra, amigos. Experimento Casual Ladera Quemada de cerro 20 de Febrero Situación: A nuestra llegada al lugar y mientras bajábamos el equipo a la ladera, uno de nosotros resbaló y dejó caer un balde de agua. Al tocar el suelo el balde de 20 litros se abrió con el golpe y el agua se fue ladera abajo. A todo esto, Lina aguilera, que estaba documentando el área con la cámara fotográfica, se percató de ello y tomó las fotografías 37a, 37b, 37c y 37d. Donde, se puede apreciar el escurrimiento del agua, la remoción de partículas de suelo y su posterior reubicación sobre la misma ladera. Contraste entre laderas En las fotografías 38 y 39, obtenidas a días de diferencia, se puede apreciar el contraste que hubo entre las laderas quemadas y no quemadas del cerro 20 de Febrero. Acerca de las fotografías Muchas de las fotografías que conforman este trabajo de tesina fueron tomadas por Lina Aguilera con el equipo fotográfico de Cintia Cabrera, a ellas, muchas gracias por su compañerismo y colaboración técnica. A continuación, las fotografías citadas:
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12.5 RECOMENDACIONES Medición de la Erosión: Método de parcelas de escurrimiento El método de las parcelas de escurrimiento, también conocidas como los medidores de erosión, es un sistema de captación de tierra que escurre de una parcela junto con el agua, la cual es almacenada en otros depósitos con el objetivo de medir su cantidad y calidad. Método de parcelas con clavos de erosión Este método es adecuado para cuantificar la erosión hídrica producida en un sector determinado, ya que no sólo cuantifica la erosión hídrica, sino que también cuantifica la sedimentación producida en el mismo lugar Empero, la medición directa de la erosión hídrica también pude realizarse empleando alguno de los siguientes modelos (Adaptado de Hernández Herrera, 2011): Medición de la erosión de impacto La erosión de impacto, como proceso erosivo aislado, puede estimarse de muchas formas. Entre las más utilizadas se encuentra el embudo de impacto, cuya circunferencia mayor se ubica al nivel de la superficie del suelo. El embudo drena en un recipiente tanto precipitación directa como partículas de suelo desprendidas por el impacto de las gotas de lluvia, provenientes de sectores aledaños al embudo. Al término de la tormenta se colecta el recipiente y se seca, determinándose la depositación de sedimentos en un área dada, para después llevar los datos a la hectárea. Medición de la erosión laminar A continuación se presentan una serie de métodos potenciales para la determinación de la erosión laminar. Parcelas de erosión Las parcelas de erosión se utilizan como áreas permanentes de monitoreo, para estudiar los factores que afectan la erosión o bien cuando se desea demostrar algún hecho conocido, como enseñarle a comunidades locales cuánto ayuda la vegetación en la disminución de la erosión. Cada parcela es un área físicamente aislada del resto de la tierra, con dimensiones de ancho y largo predeterminadas, Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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así como pendiente, tipo de suelo y vegetación conocidos. Para cada parcela se mide la escorrentía y el suelo perdido, así como la precipitación en el área de estudio. El número de parcelas es, por lo general, de dos o más réplicas por tratamiento. Colectores de Geralch Geralch (1966) (Citado por Hernández Herrera. 2011) implementó un método alternativo para medir la erosión laminar y la escorrentía superficial en laderas. El método consiste en la instalación de colectores, en los cuales se almacena la escorrentía superficial proveniente de alguna sección de la ladera. Posteriormente, se traspasa el sedimento y el caudal colectados en recipientes, los cuales se pesarán y secarán para la determinación de tasas de erosión, de acuerdo al área de contribución del colector de Geralch específico. Mallas de limo Según la experiencia, medir la erosión en laderas es, por lo general, costoso e implica mucho tiempo. Sin embargo, una metodología barata y rápida es la instalación de mallas de limo, hechas de material geotextil. Y básicamente, la malla se instala en orientación paralela a las curvas de nivel, disponiendo los extremos pendientes arriba, para que la escorrentía superficial no tenga otra opción más que infiltrarse a través de la malla. Nótese que la malla debe enterrarse para evitar el escape de escorrentía bajo ésta. Como regla general, el período de medición está en función de la erosión esperada (principalmente de la cobertura vegetal y las características de la pendiente). Si se trata de un proyecto de erosión post-fuego, basta una tormenta como para llenar la trampa con sedimentos. Y como es de suponerse, si la trampa se rebalsa el estudio no tiene validez. Por esta razón, hay quienes instalan más de una malla, dispuestas en forma paralela unas con otras, con el fin de atrapar los sedimentos en caso que éstos se rebalsen. Una vez completado el período de estudio se debe estimar el volumen de sedimento acumulado en la trampa, tomando algunas muestras en recipientes de volumen conocido, para luego secarlas y estimar valores totales de suelo perdido. Si se cuenta con el área de contribución es posible definir tasas de erosión en términos de Mg/ha. Dendrocronología La erosión laminar es un proceso usualmente lento (a escala humana), el cual no es posible notarlo más que con el contraste entre objetos y el nivel topográfico. En este sentido, los dendrocronólogos a menudo correlacionan la posición y Ramiro Gonzalo Bermúdez. 2013
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ocurrencia de antiguas raíces arbóreas con las tasas de erosión laminar. Las raíces de los árboles sólo crecen bajo tierra, por lo que la presencia de fustes con raíces expuestas es una indicación de que el suelo se encontraba a un nivel topográfico superior al actual. Puentes de erosión Para soslayar problemas de relocalización algunos utilizan puentes de erosión, los cuales consisten en la instalación de parcelas permanentes de medición de la microtopografía existente entre dos puntos fijos. De este modo los operadores pueden encontrar las parcelas con facilidad, pues éstas consisten en dos tubos insertados en la tierra y fajados a ésta con cemento. Una vez localizada la parcela, los investigadores determinan los niveles microtopográficos cada cierta distancia, midiendo la distancia entre la superficie del suelo y una varilla posicionada sobre los dos tubos verticales fijos. Se repite el procedimiento tan seguido como el estudio lo determine (después de cada tormenta, después de la época de lluvias, etc.). Obras Estructurales: Diques de retención Ubicados en los estrechamientos de las quebradas que cuenten con una cuenca relativamente grande la cual aporte una importante cantidad de agua. Tienen la finalidad de retener los materiales y son obras del tipo flexible que pueden ser emplazadas en las laderas y amoldarse a ellas en la medida en que el suelo se asiente. Diques de consolidación Ubicados también en estrechamientos de quebradas inestables, forman un aterramiento que obra por efecto de cuña e impide el movimiento de las laderas. Y, como el anterior, pueden construirse en el área de estudio empleando diferentes materiales construcción o una combinación de ellos, entre los cuales cabe mencionar a los troncos, ramas y rocas de la zona. Diques de gaviones Son construidos en los mismos sitios que los anteriores y están constituidos por rocas embolsadas en una maya de alambre tejido.
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Palizadas Éstas se pueden construir de diferentes materiales o una combinación de ellos. Todas ellas, como lo expuesto hasta ahora en este apartado, son estructuras permeables, es decir que retienen los materiales y dejan pasar el agua. Ante lo cual también hay que destacar que otra de las funciones que cumplen es la de cortar la pendiente y aminorar la velocidad de la escorrentía superficial y por lo tanto su efecto es benéfico durante episodios de lluvias. Hay palizadas con doble fila de postes y rodrigones, palizadas de madera con viga transversal, Palizadas de postes y alambre tejido, Palizadas de postes, alambre tejido y piedras, Palizadas de postes, tablones y piedra, etc. Fajinadas Que, a diferencias de las anteriores, son obras que se deben emplazar en plena ladera y, como ya se adelantó, su efectividad sería máxima en laderas planas, mientras que en laderas convexas no serían tan efectivas. Éstas también se las construye de distintos materiales entre los cuales se puede recurrir a troncos, ramas y rocas o, a una combinación de ellos.
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