CUENCA HIDROGRÁFICA
CUENCA HIDROGRÁFICA
EN CONSTRUCCION
Biól. (Mgter) María Cristina Morláns
Mgter. en Conservación y Gestión del Medio Natural
Ing. Agr. Ramona Pico zossi
Para alumnos de:
Carrera de Ingeniería de Paisajes, Asignatura Ecología del Paisaje
Carrera de Ingeniería Agronómica, Asignatura Ecología Agraria
CONTENIDO:
Introducción
Definiciones
Partes de una
cuenca
Funciones de una
cuenca.
Factores que
gobiernan la actividad de una cuenca.
El ciclo
hidrológico.
Caminos del agua de lluvia
Rol de la vegetación en el ciclo hidrológico y la erosión
Manejo de cuencas
Lectura complementaria:
Algunas consideraciones acerca
del agua subterránea.
Bibliografía consultada.
CUENCAS HIDROGRÁFICAS.
Introducción:
Una
cuenca hidrográfica es una superficie de terreno definida por el patrón de
escurrimiento del agua. Se trata de una especie de embudo natural, cuyos bordes
lo constituyen los vértices de las montañas, o divisoria de aguas, y la salida
del río o arroyo constituye la boca. La cuenca
constituye la principal unidad territorial donde el agua proveniente del ciclo
hidrológico, es captada y almacenada, quedando disponible como oferta de agua
superficial o subterránea.
El agua es, y ha sido, un determinante importante en los
procesos de desarrollo económico y social en prácticamente todo el mundo. Desde
los albores de la agricultura (que “nace” unos 10.000 años atrás en una región del Próximo Oriente y Egipto, abarcando un área que va desde
Palestina, a través de Líbano, Siria, Anatolia y Norte de Mesopotamia hasta los
Montes Zagros), el hombre ha reconocido a las cuencas hidrográficas como
unidades de manejo del agua. Sin embargo, no fue sino hasta que se empezó a
entender la naturaleza del agua en el contexto del ecosistema, que se detectó
la necesidad de ver su manejo de manera integrada con el resto de los recursos
naturales.
La concepción de nacientes de cuencas hidrográficas como
áreas de “cosecha de agua” es un tema
particularmente relevante para Catamarca, en función de la superficie
cubierta por áreas montañosas (poco más del 50 % del total provincial) y por
que la mayor parte del territorio catamarqueño presenta condiciones de
semiaridez y aridez.
Definiciones:
Cuenca Hidrográfica: Unidad natural definida por la divisoria geográfica principal de
las aguas de las precipitaciones en un territorio dado, o “divisoria de aguas” (ver figura anterior). Teóricamente, ésta es una línea imaginaria que une los puntos de máximo valor
de altura relativa entre dos laderas adyacentes pero de exposición opuesta;
desde la parte más alta de la cuenca hasta su punto de emisión, en la zona
hipsométricamente más baja.
 |
| Una cuenca hidrográfica es una superficie de terreno definida por el patrón de escurrimiento del agua. Corresponde a toda el área drenada por uno o varios ríos confluyentes entre sí |
Cuenca Hidrológica: La definición de cuenca hidrológica es más integral
que la de cuenca hidrográfica. Las cuencas hidrológicas son unidades
morfológicas integrales y además de incluir todo el concepto de cuenca
hidrográfica, abarcan en su contenido toda la estructura hidrogeológica
subterránea del acuífero como un todo.
PARTES
DE UNA CUENCA
Tanto las cuencas hidrográficas como las
hidrológicas se pueden subdividir en tres zonas de funcionamiento hídrico
principales:
- Zona de Cabecera (o productora de agua): garantizan la captación inicial
de las aguas y el suministro de las mismas a las zonas inferiores durante
todo el año. Corresponde a las cimas de las montañas.
- Area de vertimiento o transporte, conformada por las partes medias de
las montañas, colinas o cerros. En esta zona se pueden apreciar las
quebradas y arroyos.
- Area de confluencia o
zona receptora de agua, conformada
por las partes bajas de las montañas. En este sector se unen las quebradas
y arroyos en torno a un río principal.
Al ser definidas las cuencas con base en un patrón de movimiento del agua, éstas constituyen unidades funcionales, pues la superficie de terreno que conforma la cuenca está ligada por la dinámica hidrológica que se da en ella. El impacto de una acción de manejo tenderá a contenerse dentro de la cuenca, y lo que se lleve a cabo en la parte alta, tendrá repercusiones en la parte baja.
FUNCIONES DE LA CUENCA.
Una cuenca hidrográfica puede ser concebida como un sistema complejo que está
formado por un conjunto de elementos o componentes (hidrológicos, ecológicos,
ambientales) que se interrelacionan, y también es un territorio con identidad
cultural y socioeconómica dada por la misma historia del uso de los recursos
naturales.
En el
ámbito de una cuenca se produce una estrecha interdependencia entre los
sistemas bio-físicos y el sistema socio-económico, formado por los habitantes
de las cuencas, lo cual genera la necesidad de establecer mecanismos que
aseguren la gobernabilidad de la misma a fin de mantener sus funciones. Estas
son:
Función
Hidrológica
·
Captación de agua de las diferentes fuentes de
precipitación para formar el escurrimiento de manantiales, ríos y arroyos.
·
Almacenamiento del agua en sus diferentes formas
y tiempos de duración.
·
Descarga del agua como escurrimiento.
- Provee diversidad de sitios y rutas a lo largo de
la cual se llevan a cabo interacciones entre las características de
calidad física y química del agua.
- Provee de hábitat para la flora y fauna que
constituyen los elementos biológicos del ecosistema y tienen interacciones
entre las características físicas y biológicas del agua
- Regula la recarga hídrica y los ciclos
biogeoquímicos.
- Conserva la biodiversidad. Mantiene la integridad
y la diversidad de los suelos
- Suministra recursos naturales para el desarrollo
de actividades productivas que dan sustento a la población.
- Provee de un espacio para el desarrollo social y
cultural de la sociedad.
FACTORES QUE GOBIERNAN LA ACTIVIDAD DE UNA
CUENCA
La
fuente principal de agua para un ecosistema terrestre es la precipitación
pluvial. La cuenca hidrográfica es el espacio que recoge el agua de las
precipitaciones pluviales, la energía radiante y, de acuerdo a las
características fisiográficas, geológicas y ecológicas del suelo, almacena,
distribuye y transforma el agua y la energía en los más complejos y variados
recursos naturales, que son los que determinan el grado de desarrollo de la
cuenca.
Todas las cuencas hidrográficas de montaña se
caracterizan por presentar, en mayor o menor grado, condiciones de
torrencialidad. Tales condiciones dependen en primer lugar de las
características naturales intrínsecas de la cuenca receptora, pero también son
consecuencias del grado y tipo de intervención que el hombre haya hecho de los
recursos naturales. Las crecidas torrenciales constituyen respuestas
hidrológicas generadas por cuencas de montaña ante la ocurrencia de lluvias de
cierta intensidad y duración, con flujos muy rápidos y gran poder de arrastre
de materiales, lo que los hace sumamente destructivos cuando exceden la
capacidad de transporte de sus secciones hidráulicas.
Características naturales de la cuenca receptora:
La
torrencialidad de una cuenca es directamente proporcional a variables
climáticas (C) y topográficas (R) e inversamente proporcional a variables del sustrato (S) y la vegetación (V):
T = f
(C,
R/ S, V)
En
otras palabras, la
actividad de una cuenca crece al aumentar la intensidad de precipitación
(mm/tiempo) y la pendiente media de la cuenca y decrece al aumentar la
resistencia del sustrato a la erosión y el tipo, densidad y/o cobertura de la vegetación.
1.- factor climático (C): el elemento a considerar es la lluvia. La
erosividad pluvial se define como la capacidad potencial de la lluvia para producir
erosión en un suelo. Es función de las
siguientes características:
·
Cantidad anual de lluvia
(pluviometría X anual).
·
Nº de días de lluvia.
·
Distribución a lo largo del año.
·
Variabilidad temporal (interanual) y espacial.
También depende de otras características
específicas (meteorológicas):
- Intensidad de lluvia: es la cantidad de agua caída por unidad
de superficie y por unidad de tiempo (L/m²/hora). Las lluvias intensas superan pronto el
umbral de infiltración y aumenta la escorrentía. A medida que aumenta la
intensidad lo hace también la velocidad con la que el agua alcanza el suelo y
por tanto la fuerza del impacto.
-
Tamaño de gotas de lluvia: Junto a la velocidad determinan la
energía cinética del agua. Tienen un diámetro mínimo de 0.5 mm. A mayor
intensidad, aumenta el tamaño de las gotas de lluvia. El diámetro máximo es de
5mm (0’5 cm), ya que por encima de ese valor se dividen en otras más pequeñas.
El tamaño influye en la energía cinética de la lluvia, por lo que se define la velocidad
terminal como la velocidad constante
que alcanzan las gotas conforme van cayendo. Es la velocidad que tiene la gota
al impactar con el suelo (velocidad que se alcanza cuando la fuerza de la que
se compensa con el aumento de la fricción del aire). Esta velocidad se alcanza
a los 10 metros de caída, por lo que no todos los suelos están protegidos por
estar debajo de árboles. Oscila entre 1-9 m/s.
- Cantidad de
lluvia y su distribución en el tiempo. En zonas de lluvias irregulares y torrenciales, la escorrentía
aumenta rápidamente debido al bajo poder de asimilación del suelo de esa
cantidad de agua en poco tiempo.
El
coeficiente de escorrentía guarda una relación directa con la erosión del
suelo, por lo que para reducir la erosión es importante disminuir la cantidad
de agua de escorrentía, que es función directa del volumen e intensidad de las
lluvias.
2.- configuración topográfica (R): el relieve es importante porque
cuanto mayor es la pendiente y cuánto más larga es, mayor es la escorrentía,
tanto en volumen como en velocidad y la susceptibilidad a la erosión será
mayor. Además de los valores de la pendiente interesa considerar su
orientación, ya que ésta crea distintos ecotopos.
La pendiente media de una zona
es:
Hm2
Pm = _______
S
donde Hm es la altura y S la superficie.
A medida que aumenta el valor de la
pendiente y su longitud, la cantidad y la energía del agua de escorrentía son
mayores incrementando la fuerza de erosión. Esto tiene gran importancia en la dinámica de vertientes (procesos de transporte del material sólido), ya que la
pendiente dificulta la infiltración del agua en el suelo, incrementa la acción
de la gravedad y la eficacia de los procesos de transporte, sobre todo de las
aguas corrientes, tanto de la arroyada difusa como de la concentrada. Pero la
mayor transcendencia de la influencia de la pendiente en la evolución de la
erosión es la interferencia de los pisos superiores en los pisos inferiores.
Este en el caso del deshielo de las nieves y los glaciares, o de las
avalanchas.
3.- factor suelo y subsuelo (S): referido
a las características estructurales y texturales del suelo, y a la naturaleza
de la roca madre y su resistencia a la erosión. El factor litológico es de gran
importancia puesto que influye directamente sobre el caudal líquido y el caudal
sólido y por lo tanto en la velocidad de degradación de la cuenca.
Las características intrínsecas de los suelos que se
relacionan con la erosión son:
a.
Espesor: un suelo delgado se erosiona fácilmente y si posee mucho espesor puede
absorber el agua antes de que ésta sea agresiva.
b.
La textura, la estructura y la materia orgánica del
suelo son propiedades que influyen en la erosión a través de la permeabilidad.
Un suelo permeable toma agua de lluvia, luego se erosiona menos.
c.
Características superficiales del suelo:
*) Rugosidad: un suelo rugoso
retiene agua en superficie y se puede evaporar, y si el suelo es liso el agua
circula y puede erosionar.
*) Pedregosidad: (porcentaje de
piedras sueltas que hay en superficie). Los suelos pedregosos son más
permeables y menos erosionables.
*) Encostramiento: El suelo puede
formar una costra dura en la superficie que resiste bien los impactos de las
gotas de lluvia, pero reduce la
permeabilidad del suelo.
d.
Drenaje: capacidad de un suelo a permitir el paso de agua a su través. Hay
suelos porosos y permeables que permiten el paso de agua a su través y no son
tan erosionados. Hay suelos mal drenantes que retienen el agua y son suelos
ácidos, generalmente de coloraciones azules y verdosas,
Todas estas características son importantes de cara
a evaluar la erosionabilidad o
erodabilidad de un suelo.
El coeficiente de escorrentía guarda una relación
inversa con la capacidad de infiltración del suelo y la rugosidad de
superficie.
4.-
Grado y tipo de cobertura vegetal (V): es
el factor más importante por el papel que desempeña en el ciclo hidrológico de
la cuenca, como se verá más adelante.
El ciclo hidrológico:
El
movimiento continuo de agua entre la Tierra y la atmósfera se conoce como ciclo
hidrológico.
Este flujo de agua se produce por dos causas principales: la energía solar
y la gravedad.
Se produce vapor de agua por evaporación en la superficie
terrestre y en las masas de agua, y por transpiración de los seres vivos. Este
vapor circula por la atmósfera y precipita en forma de lluvia o nieve.
Al llegar a la superficie terrestre, el agua sigue dos
trayectorias. En cantidades determinadas por la intensidad de la lluvia, así
como por la porosidad, permeabilidad, grosor y humedad previa del suelo, una
parte del agua se vierte directamente en los ríos y arroyos, de donde pasa a
los océanos y a las masas de agua continentales; el resto se infiltra en el
suelo. Una parte del agua infiltrada constituye la humedad del suelo y puede
evaporarse directamente o penetrar en las raíces de las plantas para ser
transpirada por las hojas. La porción de agua que supera las fuerzas de cohesión
y adhesión del suelo, se filtra hacia abajo y se acumula en la llamada zona de
saturación para formar un depósito de agua subterránea, cuya superficie se
conoce como nivel freático. En condiciones normales, el nivel freático crece de
forma intermitente según se va rellenando o recargando y luego declina como
consecuencia del drenaje continuo en desagües naturales como son los
manantiales.
Caminos del agua de lluvia
No toda el agua de lluvia llega a infiltrarse en el
suelo, ya que una parte importante es interceptada por el dosel de la
vegetación y el mantillo. Esta agua interceptada, que puede llegar a representar
una buena proporción (en ocasiones más del 50%) del agua que se precipita,
regresa a la atmósfera en forma de vapor de agua. El grado de intercepción (o
interceptación) depende de factores biológicos como la densidad del follaje, el
índice de área foliar, la forma de las copas de los árboles, y el tamaño y
forma de las hojas. Asimismo, factores meteorológicos como baja intensidad de
la lluvia, altas temperaturas del aire y fuertes vientos pueden incrementar
enormemente la intercepción. Cuando las hojas se saturan en agua, cae al suelo
o resbala por el tallo y se añade a la circulación superficial. También puede
ocurrir que parte del agua que está en las hojas o tallos se evapore sin llegar
al suelo. El agua que cruza el dosel o escurre por los troncos llega al suelo
modificada en su composición química y en su energía. Por un lado, el agua de
lluvia lava el dosel acarreando partículas de polvo y lixiviados de las hojas
hacia el suelo. Además, el paso por el dosel modifica el tamaño y velocidad de
las gotas de agua y por tanto su energía cinética. Esto es importante pues
aunque la energía cinética de las gotas de agua es muy pequeña, es lo
suficientemente fuerte como para romper los agregados del suelo, generando una
costra impermeable al paso del agua. Al no infiltrarse, el agua viaja por la
superficie del suelo generando escorrentía que lo erosiona. La presencia de
mantillo sobre el suelo absorbe esta energía cinética de las gotas de agua,
cancelando su efecto erosivo.
Infiltración: bajo condiciones naturales,
el agua se infiltra normalmente a menos que la intensidad de la lluvia rebase
las tasas de infiltración, lo cual ocurre durante fuertes tormentas.
El
agua que infiltra pasa al sustrato rocoso. Si éste es permeable, el agua se
puede incorporar a un acuífero como “agua
subterránea” o bien puede llegar a un nivel poco permeable y quedar retenida en el sub-suelo, circulando a
favor de la pendiente de la ladera. Esta se llama “flujo vadoso”. Como la porosidad del suelo es mayor cerca de la
superficie, el agua sub-superficial viaja más rápidamente pendiente abajo. El
agua que sigue una vía más profunda recargando los mantos acuíferos tarda más tiempo en volver a aparecer en
escena.
No
toda el agua que se infiltra viaja hacia horizontes más profundos, hasta salir
del ecosistema. Una buena parte se almacena en el suelo, dependiendo de la
textura y su contenido de materia orgánica. El agua almacenada en el suelo
representa la fuente hídrica más importante para las plantas. Suelos arcillosos
y con altos contenidos de materia orgánica almacenan más agua que los arenosos
y bajos en materia orgánica. Sin embargo es importante resaltar que los suelos
con texturas muy finas retienen fuertemente el agua; tanto así, que puede ser
difícil para las plantas acceder a ese recurso (Brady 1974).
El
agua almacenada en el suelo es absorbida por las plantas, lo cual acarrea
elementos minerales a sus tallos y hojas. El agua finalmente es expulsada por
los estomas mediante el proceso de transpiración. Las pérdidas de agua por
transpiración pueden representar la vía más importante de salida de agua del
ecosistema.
La cantidad de agua infiltrada (I)
es función del tiempo (T): al principio crece rápidamente pero disminuye con el
tiempo porque la velocidad de absorción del agua disminuye hasta que se hace
constante.
La infiltración acumulada (cantidad
de agua infiltrada en el suelo por unidad de superficie) se expresa en L/m2
= mm.
La velocidad de infiltración (V) es la
tasa o el ritmo al que entra el agua en el suelo, se mide en mm/h y también es
función del tiempo.
La velocidad de I es muy alta al
principio pero cuando el suelo se satura se hace constante o cero. (El que sea
constante no implica que sea cero)
El agua de escorrentía:
El agua que no se infiltra queda en superficie y comienza a circular, concentrándose en pequeños
cursos de agua, que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los
ríos. Esta agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar, donde
una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno. Esta es el
agua de escorrentía y es la que puede producir más erosión.
El modelo de circulación más característico de ambientes montañosos
áridos o semiáridos corresponde a lo que se denomina “flujo hortoniano”.
En la zona alta de la ladera sólo hay erosión por parte de las gotas
de lluvia. Al cabo de una cierta distancia todo el agua caída comienza a
circular por la ladera y se da una zona de flujo laminar, donde la velocidad del agua es lenta. A
mayor distancia, el agua toma fuerza y se da un flujo turbulento. A partir
de aquí se excavan surcos y acanaladuras en la ladera que se van haciendo más
grandes y en la parte baja de la ladera tenemos flujos concentrados en canales que arrastran sedimentos. En la parte baja de la ladera se da la
acumulación de materiales. Son zonas buenas para el cultivo porque se van
renovando continuamente debido a las lluvias.
El impacto de las gotas de lluvia no
es un fenómeno restringido a la zona alta sino que afecta a toda la ladera: en
las cumbres se da la mayor erosión. El efecto principal es la formación de
cráteres milimétricos y las partículas salen despedidas:
Si el suelo posee arcillas, el
impacto puede movilizar láminas arcillosas y romperlas; de manera que las
láminas circulen en la horizontal y taponan poros de las arcillas que tienen al
lado, lo que reduce la infiltración. A la vez el suelo se endurece. Es un
efecto negativo y aumenta mucho la escorrentía al principio. En suelo pedregoso
que posee cantos grandes, más grano de arena y limo, el impacto continuado hace
que las partículas finas se compacten y la superficie se va rebajando y se
forman pedestales, entre ellos los huecos son debido a las gotas de lluvia.
Si la superficie del suelo es plana
los pedestales no evolucionan más pero si el suelo posee pendiente, las
partículas se mueven ladera abajo.
Todo este movimiento de partículas
produce erosión, la que se le denomina “splash
erosión “. (“Rainplash” = gotas de
lluvia que erosionan). Cuando aumenta la pendiente de 5 a 25 grados la cantidad
de partículas removilizadas por la gota de lluvia se multiplica por 6 y el 95%
de las partículas se mueven laderas abajo sólo por este efecto. En el resto de
la ladera, las gotas de lluvia aumentan la turbulencia y la capacidad erosiva
del agua en movimiento; se pasa de flujo laminar a flujo turbulento.
Una
vez que el agua se concentra en las laderas, está empieza a circular a una
cierta velocidad; capaz de arrastrar material sólido cada vez mayor. La fuerza
de flujo es función de la gravedad y de la pendiente de la ladera.
A
lo largo de una ladera el flujo puede variar de rápido a tranquilo. En el flujo
crítico las partículas se mueven pero no se transportan. En un canal se pasa de
flujo lento a rápido cuando se estrecha el canal. Pasamos de un flujo rápido a
lento cuando el agua llega a un lago o embalse. La capacidad de transporte de
partículas en una ladera depende de sus irregularidades topográficas.
Por todo lo antedicho, se deduce que los
requisitos de una cuenca de captación eficiente son:
·
buena infiltración para captar el máximo de agua de lluvia
·
bajo escurrimiento superficial para evitar la erosión y la sedimentación·
baja tasa de evapotranspiración (evaporación conjunta del agua del suelo y transpiración por el follaje de los vegetales). Esto depende de del tipo de vegetación, las condiciones hídricas del suelo, el clima, las condiciones de las plantas y otras circunstancias como latitud, altitud, exposición)
baja tasa de evapotranspiración (evaporación conjunta del agua del suelo y transpiración por el follaje de los vegetales). Esto depende de del tipo de vegetación, las condiciones hídricas del suelo, el clima, las condiciones de las plantas y otras circunstancias como latitud, altitud, exposición)
Aquí es
necesario tomar una decisión, si una vegetación presenta mayor transpiración y
protege mejor el suelo versus una vegetación de menor transpiración y menor protección
de suelo. De acuerdo a las características de la vegetación puede decirse que
tanto las plantas con hojas carnosas como las plantas con mayor capacidad
radicular, mayor cobertura de follaje y las plantas que llegan con su sistema
radicular a una freática transpiran más. Los individuos jóvenes transpiran poco
y la transpiración va en aumento hasta alcanzar la madurez para declinar
nuevamente.
Tradicionalmente, la
protección de cuencas se asocia con vegetación arbórea. Pero en regiones áridas
y semiáridas, donde no siempre es posible la formación de una buena masa
forestal, son las gramíneas las que cumplen ese papel, y con ventajas. Los
arbustos son, por lo general, poco eficientes; se ha calculado que con 500 -
600 mm de precipitación anual, los rendimientos aumentan de 50 a 100 mm
cambiando arbustos por pastos.
ROL
DE LA VEGETACIÓN EN EL CICLO HIDROLÓGICO Y LA EROSIÓN
La
vegetación como reguladora del régimen hídrico:
-
aumenta el agua utilizable frenando el escurrimiento
superficial, permitiendo la infiltración, reduciendo las pérdidas por
evaporación desde el suelo y atenuando la erosión
-
devuelve una cierta cantidad de agua a la
atmósfera a través de la transpiración y la evaporación.
Influencia
de la vegetación sobre el régimen de precipitaciones:
La influencia de la vegetación sobre el régimen de precipitaciones del
área donde se asientan no está bien definida; en general, se considera que la
ocurrencia de precipitaciones depende fundamentalmente de patrones globales de
circulación climática por lo que el efecto de la vegetación sobre el régimen
local de lluvias es mínimo excepto en cuencas de gran tamaño, como por ejemplo
la amazónica, donde el 48 % de la precipitación que recibe proviene de la
evapotranspiración de la misma cuenca.
Primavesi (1984) afirma que cuando se elimina la cubierta vegetal las
lluvias se tornan menos frecuentes pero mucho más violentas. Lo explica en
razón del mayor calentamiento del suelo y del aire próximo a éste. Dado que el
aire caliente tiende a ascender, cuanto mayor sea su calentamiento más violenta
será su elevación. En tales condiciones, las nubes portadoras de humedad deben
ser muy pesadas para poder descender y que el agua precipite, dando origen a
chaparrones intensos.
Como ya se indicó, la vegetación cumple una función
importante en la interceptación
de las gotas de lluvia. Considerando una lluvia de
50 mm, las gotas caen a una velocidad de 32 km/h; en un suelo desnudo esto significa una fuerza
equivalente a la de dejar caer un peso de 2kg/cm² (el pisoteo de una vaca
produce una fuerza de 1,7kg/ cm² y el de una oveja 0,6kg/ cm².)
Interceptación =
precipitación a campo abierto - precipitación bajo cubierta vegetal
Hay una relación directa entre % de cobertura y % de
interceptación (a mayor cobertura mayor intercepción), pero también depende de la precipitación. En el caso de precipitaciones inferiores a
2 mm, puede suceder que toda el agua quede retenida sobre lo árboles (100%
interceptación); a medida que aumenta la precipitación, disminuye el porcentaje
de interceptación.
Ejemplo
en Pinus radiata de 17 años (Australia)
Precipitación (mm)
|
0-6
|
6-13
|
13-19
|
19-25
|
25-38
|
38-76
|
76-127
|
+ 127
|
% Intercepción
|
94
|
70
|
62
|
56
|
50
|
41
|
31
|
15
|
Además, la interceptación aumenta en relación directa con la cobertura
de copa.
% cobertura aérea
|
50
|
60
|
70
|
80
|
90
|
100
|
% Intercepción
|
7
|
10
|
14
|
23
|
34
|
50
|
y también varía de acuerdo a la densidad (ind./ha) Ej.: Experiencia en
USA. Bosque de Pinus radiata de 25 años:
Nº individuos./ha
|
6530
|
3790
|
2180
|
1310
|
% Intercepción
|
40
|
31
|
21
|
11
|
Influencia
de la vegetación sobre la infiltración:
La vegetación favorece la infiltración al frenar el escurrimiento
superficial, proporcionando así una
oportunidad adicional de percolación. Se debe considerar especialmente el
sistema radicular, que constituye el mejor aglomerante del suelo y, además, las
raíces construyen canales que facilitan la penetración profunda del agua. Por
su parte el mantillo aumenta la capacidad de retención del agua y el humus
mantiene una estructura gruesa que actúa a modo de esponja, absorbiendo el agua
y liberándola lentamente. Esta devolución lenta impide que se produzcan
avenidas torrenciales de agua.
En ausencia de vegetación o con vegetación rala,
disminuye la cantidad tanto de mantillo como de humus y también la actividad de
la biota edáfica. El suelo se hace más compacto, menos permeable y pueden
crearse condiciones asfixiantes para las raíces en el momento de las lluvias y
condiciones de aridez en época de sequía. Se favorece también la pérdida de
elementos finos del suelo, quedando un esqueleto grueso.
Influencia de la
vegetación sobre el escurrimiento superficial:
Los factores que afectan el escurrimiento son textura,
contenido de humedad del suelo, drenaje y composición de la cobertura vegetal.
Sin vegetación, el escurrimiento de un suelo arcilloso
puede ser del 100%, en arcillo-arenoso del 25 al 30% y en un suelo arenoso del
10 al 15%. Con una buena cobertura vegetal, la escorrentía decrece
notoriamente.
Una cobertura del 100% de efectividad se obtiene sólo
con hierbas o cultivos forrajeros. Con cereales la cobertura puede ser uniforme
pero no densa.
Pequeños
cambios en los valores de cobertura originan grandes cambios erosivos, por ej.:
Cereal (maíz) Parcela A Parcela B
|
Nº de plantas
25000/ha 37000/ha
|
Producción 5
Tn/ha
5 Tn/ha
|
Cobertura de suelo 60 % 90%
|
Suelo desnudo 40%
10%
|
Escorrentía 250
mm 20 mm
|
Pérdida de suelo 12,3 Tn/ha 0,7 Tn/ha
|
La
cobertura se incrementó en 50%, pero la erosión es proporcional al suelo
desnudo y éste se redujo a una cuarta parte. Según el promedio de 10 años, la
parcela B perdía exactamente una cuarta parte del suelo que se erosionaba en la
parcela A.
En síntesis: la erosión es función de la erosividad
(capacidad potencial de un agente de causar erosión) y la erodabilidad
(vulnerabilidad o susceptibilidad a la erosión). De todos los factores de
regulación de la torrencialidad de una cuenca que se vieron antes (pág. 8 y
siguientes), el que más fácil y económicamente puede controlarse es la
vegetación. También es posible modificar la topografía, pero a mucho mayor
costo.
MANEJO
DE CUENCAS
El termino
"Manejo de Cuencas", puede definirse como:
-
una actividad coordinada de carácter permanente,
vinculada al manejo de los recursos naturales agua, suelo y cubierta vegetal,
con el fin de recuperarlos, protegerlos y en general conservarlos, considerando
su efecto en el agua captada por la cuenca vertiente.
-
La gestión que el hombre realiza en forma integral para aprovechar y proteger los recursos
naturales, con el fin de obtener una producción óptima y sostenible
-
Es la aplicación de métodos de trabajo y principios
técnicos para el manipuleo de todos los recursos naturales en una cuenca para
asegurar la máxima disponibilidad de agua potable, el caudal deseado, la
prevención y control de la erosión, y la reducción de inundaciones y descarga
de sedimentos.
El objetivo del
manejo de cuencas es “obtener y retener la mayor cantidad de agua, por el
tiempo más largo posible, además de mantener la estabilidad del suelo y el
perfil longitudinal de la cuenca”.
Queda
claramente establecido que existe una relación directa del agua con la cuenca
hidrográfica, que permite evaluar los resultados de determinadas acciones sobre
los restantes recursos naturales renovables por medio de su repercusión en la
descarga del agua.
El manejo de cuencas integra varias
disciplinas: geología, ecología, climatología, economía, manejo de tierras
forestales y de cultivos, etc.
De acuerdo al grado de deterioro o
degradación de la cuenca el objetivo del manejo puede ser de 3 tipos:
1.-
Rehabilitación
2.- Protección
3.- Mejoramiento
del régimen hídrico
1.-
Rehabilitación: consiste en aplicar procedimientos destinados a reparar las
cuencas degradadas por prácticas nocivas accidentales o intencionales como
incendios repetidos, tala indiscriminada, sobrepastoreo, empleo de malas
prácticas que dieron como resultado grandes extensiones deterioradas, y como
consecuencia:
-
aumento en la frecuencia y gravedad de las inundaciones
-
pérdida de la capacidad productiva de los suelos
En el programa
de rehabilitación se deben tomar medidas para eliminar o frenar las causas del
daño, como por ejemplo si la causa del deterioro son los repetidos incendios en
las cumbres altas se deberá implementar un programa adecuado de prevención y
lucha; si la causa es el sobrepastoreo, habrá que reducir y regular
cuidadosamente hasta que la zona pueda nuevamente soportar una carga mayor.
Esto trae aparejado la eliminación de la cubierta vegetal, la etapa siguiente
es restablecer la vegetación protectora mediante siembra de gramíneas o
plantación de árboles, lo que va acompañado de obra de ingeniería como
empalizadas, diques de contención, aterrazados, obras de dispersión de agua,
etc.
2.-
Protección: consiste en realizar prácticas destinadas a mantener las buenas
condiciones que ya existen en la cuenca, sin dejar de aprovechar las pasturas,
la caza, la pesca, las especies forestales, etc.
La protección es
muy necesaria porque mantiene la
capacidad productiva, impide que se desarrollen procesos destructivos y es
menos costosa que la rehabilitación.
Para que se
logre la protección es necesario que todos los aprovechamientos de la tierra se
planifiquen y ejecuten garantizando la mínima perturbación del suelo.
La protección de
los recursos naturales en nuestra cuenca hidrográfica es esencial para mantener
la salud y el bienestar de todos los seres vivos, tanto en el presente como en
el futuro.
3.- Mejoramiento del Régimen hidrológico: consiste
en las prácticas destinadas a aumentar el caudal de agua o evitar las
inundaciones dañinas. Muy rara vez o nunca se realiza este tipo de manejo.
Cuando una cuenca comienza a
manifestar una actividad torrencial, difícilmente volverá atrás por sí sola; lo
previsible es que se acelere el proceso de degradación y aumente la
torrencialidad haciendo cada vez más difícil y costosa la corrección.
La restauración de la vegetación en
la cuenca debe ser complementada con una serie de obra de ingeniería, las que
pueden ser temporarias o permanentes.
Kozarik marca las diferencias entre
las medidas de vegetación y las estructurales.
Medidas de
Vegetación Medidas
Estructurales
Menos costosas
pueden proporcionar subproductos (madera, combustible, alimento, fibra,
pastura, etc) además de cumplir con el rol de conservación
|
Costosas y no
brindan subproductos
|
La eficiencia
puede variar con la estación y grado de humedad
|
Efectividad
positiva y muy pocas veces afectados por las variaciones estacionales
|
El grado de
control es difícil de calcular debido a los numerosos factores
|
Proporcionan
un grado preciso de control o efectividad
|
Requieren de
un lapso de tiempo antes de que el control máximo sea eficiente
|
E consigue un
control máximo no bien están completadas
|
Pueden ser
instaladas en una gran variedad de lugares
|
Solamente
pueden ser instaladas donde la topografía ofrece lugares apropiados
|
Se requiere de
un plan de manejo
|
El
mantenimiento puede ser oneroso
|
Al combinar las medidas, las obras
pueden ser consideradas medidas temporarias hasta que la vegetación pueda
desarrollarse y alcanzar la máxima eficiencia.
Si la vegetación natural no se
regenera se acude a la silvicultura, que es una operación cara pero tiene sus
ventajas. Cara porque debe realizarse la preparación de los lugares donde se va
a plantar, variando desde terrazas hasta trabajos de contención de postes y
piedras. Las terrazas se realizan cortando la pendiente y de acuerdo al ancho
pueden ser cultivable o no, pueden ser de absorción o desagüe. En las ventajas
se pueden mencionar la existencia de especies de rápido crecimiento, de buen
sistema radicular y para mejorar la fertilidad del terreno. Se pueden plantar
en los fondos de barrancos, en los taludes de los márgenes, siempre dependiendo
del tipo de suelo, de la pendiente y de la extensión de la zona afectada.
CASOS
Según Saravia Toledo,
los diques en las cuencas de los ríos del NOA presentan una característica
común y es la rapidez con que pierden su capacidad receptiva a consecuencia del
elevado arrastre de sedimentos en corto tiempo.
El dique de
Itiyuro ubicado en el Norte de Salta, con una capacidad de 84 hm3 quedó
rellenado de sedimentos en 15 años, convirtiéndose el embalse en un pantano.
Este embalse proporcionaba agua potable a las localidades de Tartagal y
Pocitos, las que tienen serios problemas de abastecimiento de agua luego de la
sedimentación del embalse.
El dique Cabra
Corral (Salta) se ve reducido en la generación de energía eléctrica; en 1973 la
capacidad potencial de generar energía era de 404 Gwh pero se redujo a 365 Gwh en 1991, lapso en el
cual la capacidad de almacenamiento disminuyó de 3047 hm3 a 2766 hm3.
El dique Las
Pirquitas (Catamarca) con una capacidad
de 64 hm3 en sus inicios se redujo un 40% por sedimentación a causa de la
erosión de la cuenca del Río Los Puestos, lo que finalmente se traduce en
reducción de la capacidad de riego en las áreas bajas de cultivo. La erosión es
consecuencia del sobrepastoreo o pastoreo continuo sin control de la carga y
sin permitir descansar a las forrajeras. La cuenca presenta procesos de
carcavamiento en cumbres, laderas, piedemontes y valles.
Causas de alteración del régimen
hidrológico en cuencas hidrográficas:
La alteración de
las cuencas puede deberse a las siguientes causas:
·
incendios repetidos
·
tala indiscriminada
·
sobrepastoreo
·
pastoreo continuo sin control de la carga
·
empleo de malas prácticas agrícolas (maquinaria
indebida, cultivos en pendiente)
Los efectos
(Saravia Toledo) se pueden enumerar:
En la
vegetación:
·
Pérdida de biodiversidad y reducción de la
producción
·
Cambios estructurales en la vegetación (pastizales
herbáceos a cespitosos)
·
Formación de pié de ganado, carcavamiento y
pérdida de suelos
·
Incremento de las especies leñosas con frutos
palatables, transformándose en invasoras
En el suelo:
·
aumento de la erosividad de la lluvia
incrementando el escurrimiento
·
compactación del suelo, reduciendo la
infiltración por disminución de los poros
·
Pérdida de fertilidad y materia orgánica por
transporte de las deyecciones del ganado hacia los ríos
EN SÍNTESIS:
El deterioro producido por la
alteración de la cubierta vegetal afecta el equilibrio hidrológico,
incrementando el escurrimiento, generando graves problemas de erosión y aumento
del arrastre de sedimentos hacia los ríos, lo cual reduce sensiblemente la vida
de los embalses de la región. Afecta la economía del habitante de la región,
disminuye la productividad general el sistema, empobrece a los pobladores y
acentúa la migración hacia los centros urbanos.
Lectura complementaria:
ALGUNAS CONSIDERACIONES ACERCA DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS.
El agua subterránea es parte del ciclo hidrológico y constituye el 97
% del agua dulce disponible en la naturaleza. Se trata de agua que se infiltra
al suelo por las llamadas áreas de recarga, y transita durante años atravesando
el subsuelo; durante ese tránsito el agua se purifica por procesos físicos, químicos y biológicos
naturales.
El agua infiltrada debe primero saturar la reserva de agua del suelo
que es retenida por capilaridad y luego el remanente se adiciona al régimen de
aguas subterráneas.
Las aguas subterráneas se hallan en formaciones geológicas permeables
(acuíferos), cuya estructura permite la circulación del agua a su través. El
movimiento del agua se realiza entre los poros existentes en un suelo o bien a
través de fisuras de una roca consolidada.
Las formaciones acuíferas presentan una estratificación vertical en
“zona de aireación” (o no saturada) y “zona saturada”.
En la zona de aireación los poros están ocupados
parcialmente por agua y parcialmente por aire. Aquí predomina el movimiento
vertical del agua, por acción gravitatoria. En la zona saturada, los poros se
hallan ocupados únicamente por agua a presión hidrostática y la circulación es
predominantemente horizontal. En ambos casos, el manto se mueve en la
misma dirección que las aguas superficiales, pues el nivel hidrostático sigue
las pendientes del relieve. Sin embargo, la velocidad es menor, porque debe
atravesar los poros de las rocas. Se calcula que el agua subterránea avanza
solo unos centenares de metros cada año (unos pocos cm a m por día).
El movimiento también disminuye con la
profundidad, porque son menores las diferencias de nivel y porque la presión
que soportan las rocas profundas disminuye su porosidad.
Son permeables la arena, arenisca y grava, y las rocas
calizas, que tienen numerosas fisuras. El agua infiltrada deja de descender
cuando se encuentra con una capa de rocas impermeables, que permite su
acumulación en la denominada capa
freática o manto acuífero.
La superficie de este manto constituye el nivel hidrostático.
En muchos lugares, este nivel se encuentra cercano a
la superficie, lo que permite la extracción del agua por medio de la
perforación de pozos, que son de gran utilidad en las zonas a las cuales no
llega el agua potable. En otros casos, se da que el nivel hidrostático está a
gran profundidad, lo que varía de acuerdo a las precipitaciones. Si estas son
abundantes, se eleva por algún tiempo; si hay sequía, desciende. La mayor
profundidad a la que se ha encontrado agua subterránea es tres kilómetros. Más
profundo es difícil, ya que por la gran presión las capas inferiores de la
litosfera carecen de poros a través de los cuales pueda infiltrarse el agua.
La zona en la cual las rocas se saturan o secan según
asciende o desciende el nivel hidrostático se denomina zona de saturación
intermitente. En tanto que la zona de saturación permanente es
aquella más profunda, por debajo de la cual nunca desciende el nivel del manto
acuífero. La profundidad de esta zona es muy importante para la agricultura, ya
que si es muy superficial, las tierras estarán cubiertas de lagos y pantanos o
estará muy saturada para ser cultivada. Por el contrario, si la zona de
saturación es muy profunda, el regadío es imprescindible
La recarga de un acuífero se realiza por infiltración de aguas de
lluvia, aguas superficiales o bien por aporte lateral de algún otro acuífero.
La descarga puede producirse por manantiales, aportes directos al mar, a aguas
corrientes superficiales, a otros acuíferos, etc.
La
circulación de las aguas subterráneas se realiza desde áreas de mayor potencial
hidráulico a áreas de potencial hidráulico más bajo. El movimiento del
agua subterránea también se ve afectado por el contorno de la superficie de la
tierra (topografía), al que tiende a seguir, a menos que se encuentre alguna
barrera; por ejemplo las capas de roca permeables. Además, se debe tener en
cuenta que el agua subterránea siempre se moverá hacia la parte baja de una
montaña.
Los acuíferos pueden ser:
- libres o freáticos: Están próximos a la superficie y no están totalmente saturados. En
ellos el agua se presenta a presión atmosférica. Son permeables y se apoyan en
general sobre una formación impermeable de tipo arcilloso.
- confinados o artesianos: Son más profundos y completamente saturados de agua,
la cual se encuentra a una presión superior a la atmosférica por lo que al ser
perforados, los niveles suben Para seguir su curso a través de las capas del
suelo o rocas calizas que no dejan fluir libremente el agua, ésta suele formar grutas o bien salir
al exterior en forma de manantial
o de géiser,
pudiendo algunas veces ser surgente o semi-surgente.
La extracción de agua de un pozo crea una depresión local del
potencial hidráulico, por lo cual se modifica la dirección del flujo del agua,
circulando ésta hacia el pozo en toda el área de influencia del bombeo.
PRINCIPALES
FORMACIONES GEOLOGICAS ACUIFERAS.
Los tres tipos característicos son:
1) Depósitos no consolidados, ligados a los aluviales de los ríos.
Estos presentan la forma de una franja alargada longitudinalmente en relación
al río y su espesor alcanza hasta algunas decenas de metros. De alta
permeabilidad y porosidad, tienen una zona de aireación poco importante.
2) Grandes cuencas sedimentarias, formadas por materiales detríticos
poco consolidados. Suelen ser acuíferos de carácter regional, de cientos de km²
de extensión y con un espesor de varios centenares de metros. La zona de
aireación puede alcanzar decenas de m. En general, presentan alta porosidad y
baja permeabilidad. Litológicamente, se trata de niveles arenosos discontinuos,
permeables, distribuidos irregularmente en una masa arcillo-limosa de carácter
semipermeable.
3) Acuíferos calizos. En las
mesetas y llanuras formadas por piedras calizas, las aguas subterráneas, que
son ácidas por el gran número de minerales que contienen, van disolviendo las
rocas y formando cavernas por las que corren en forma de ríos o se depositan
formando lagos. En la superficie de las regiones calizas hay pocos ríos, ya que
debido a su permeabilidad la circulación del agua es casi completamente
subterránea.
CONTAMINACION
DEL AGUA SUBTERRANEA.
Tanto las aguas superficiales como subterráneas contienen siempre
algunas sales disueltas, por el contacto del agua con diversos materiales
orgánicos e inorgánicos del suelo y subsuelo. Los procesos naturales de
mineralización son muy importantes en zonas áridas.
La conductividad hidráulica del suelo en la zona de aireación y el
gradiente hidráulico entre la superficie del terreno y la superficie
piezométrica, determinan el movimiento del agua. Si la conductividad hidráulica
es bastante alta, puede producirse una fuerte evaporación y un movimiento
ascendente de sales, acumulándose éstas en la superficie.
Las condiciones en los límites (bordes) de la zona no saturada
influyen en la cantidad de humedad disponible para percolación y/o evapotranspiración.
en áreas húmedas, el sentido del agua es principalmente descendente, pero en
regiones áridas, será ascendente en períodos de fuerte evapotranspiración y
descendente cuando haya aportes de agua.
El grado de permeabilidad de los terrenos está en relación directa con
la posibilidad de propagación de contaminantes.
La zona de aireación posee un potencial de degradación de la materia
orgánica por su carácter oxidante. Un acuífero será más vulnerable a la
contaminación cuanto menor sea el espesor de su zona de aireación.
Los acuíferos por porosidad tienen un carácter de filtro que no poseen
los acuíferos por fisuración y en éstas el contaminante tiene un avance
generalmente más rápido, ya que aquí el flujo es normalmente turbulento. En los
acuíferos porosos el flujo es generalmente laminar y, por ello, la polución se
propaga por las zonas superficiales, penetrando escasas veces en zonas
profundas.
Aguas subterráneas y
superficiales forman un sistema inter-relacionado, conectado hidráulicamente,
repercutiendo las acciones sobre unas en las otras y viceversa.
BIBLIOGRAFÍA
Kozarik,
Juan. El Recurso Forestal y el Manejo de las zonas de Captación. 1977
Maass,
Manuel, 2002 . Manejo de Ecosistemas. Centro de Investigaciones en
Ecosistemas, UNAM, Campus Morelia, A.P. 27-3 Morelia, Michoacán, México.
Primavesi,
Ana. 1984. Manejo Ecológico del suelo.
El Ateneo, Bs. As.
Rivera
Peña, Nimia. Introducción al Manejo de Cuencas Hidrográficas y su importancia.
Instituto Nacional de Ecología. ine.gob.mx /dgoece /cuencas /conceptos.html
Saravia
Toledo, Carlos Javier. Impacto de la Ganadería en las Cuencas Hidrográficas del
Noroeste Argentino.
www.miliarium.com/Monografias/PHN/Ciclo_hidrologico.asp
www.watershedwatch.net/important_Spanish.htm
entrada de Unknown @ 17:22
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