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Erosi�n h�drica en la cuenca alta del rio guineal, del cant�n 24 de Mayo, Ecuador

 

Water erosion in the upper basin of the Guineal River, canton 24 de Mayo, Ecuador

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Eros�o h�drica na bacia superior do rio Guineal, cant�o 24 de Mayo, Equador

 

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Jes�s de los Santos Pinargote-Ch�ez ^I

jesus.pinargote@unesum.edu.ec

https://orcid.org/0000-0003-1136-3125

 

Richard Leonardo Palma-Ponce ^II

richard.palma@unesum.edu.ec �

https://orcid.org/0000-0001-9303-467X

 

Rosa Margarita Pinargote-Menoscal ^III

pinargote-rosa7431@unesum.edu.ec

https://orcid.org/0000-0003-3365-4097

 

Correspondencia: jesus.pinargote@unesum.edu.ec

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de revisi�n

 

*Recibido: 30 de enero de 2021 *Aceptado: 17 de febrero de 2021 * Publicado: 20 de marzo de 2021

                                I.            Magister en Administracion Ambiental, Diplomado en Autoevaluacion y Acreditacion Universitaria, Ingeniero Forestal, Universidad Estatal del Sur de Manab�, Jipijapa, Manab�, Ecuador.

                             II.            Magister en Manejo y Aprovechamiento Forestal, Ingeniero Agronomo, Universidad Estatal del Sur de Manab�, Jipijapa, Manab�, Ecuador.�

                           III.            Tecnico Superior en Secretariado Ejecutivo Contable, Universidad Estatal del Sur de Manab�, Jipijapa, Manab�, Ecuador.

Resumen

La cuenca alta del Rio Guineal, presenta condiciones ambientales que le confieren una gran fragilidad y vulnerabilidad a la erosi�n h�drica. El presente estudio tiene como objetivo: estimar la degradaci�n espec�fica del suelo y la incidencia de las precipitaciones pluviales como factor generador. Se evalu� los principales par�metros hidrol�gicos: caudal medio, �ndice de escorrent�a y coeficiente de escorrent�a, aplicando una ecuaci�n que considera el equilibrio de vol�menes en cuencas, que se logra con el empleo del m�dulo espec�fico de Pourrut. Las precipitaciones en el per�odo 1995-2014, se registraron en la estaci�n meteorol�gica �Jaboncillo� y permitieron definir el poder erosivo de las lluvias como factor determinante de la erosi�n h�drica en t�rminos de degradaci�n espec�fica, aplicando la metodolog�a de Fournier, basada en dos factores: el �ndice de agresividad del clima, en funci�n de la relaci�n p2/P; y el relieve, por medio del coeficiente orogr�fico; que permite establecer una correlaci�n lineal con un alto �ndice de confianza. Se estimaron perdidas por erosi�n h�drica en las subcuencas: R. Grande con 6.49; R. Guineal con 6.4 y el Congo con 16.6 t/ha/a�o; valores que superan la tolerancia establecida por la FAO (0.4-1.8 t/ha/a�o), lo que conlleva a que los suelos agr�colas pierdan su capacidad productiva.

Palabras clave: Erosi�n; precipitaci�n; subcuenca.

 

Abstract

The upper basin of the Guineal River presents environmental conditions that give it great fragility and vulnerability to water erosion. The present study aims to: estimate the specific degradation of the soil and the incidence of rainfall as a generating factor. The main hydrological parameters were evaluated: mean flow, runoff index and runoff coefficient, applying an equation that considers the balance of volumes in basins, which is achieved with the use of the specific Pourrut module. Rainfall in the 1995-2014 period was recorded at the �Jaboncillo� meteorological station and allowed defining the erosive power of the rains as a determining factor of water erosion in terms of specific degradation, applying Fournier's methodology, based on two factors. : the aggressiveness index of the climate, as a function of the p2 / P ratio; and the relief, by means of the orographic coefficient; that allows establishing a linear correlation with a high confidence index. Losses due to water erosion were estimated in the sub-basins: R. Grande with 6.49; R. Guineal with 6.4 and the Congo with 16.6 t / ha / year; values that exceed the tolerance established by the FAO (0.4-1.8 t / ha / year), which leads to agricultural soils losing their productive capacity.

Keywords: Erosion; precipitation; sub-basin.

 

Resumo

A parte superior da bacia do rio Guineal apresenta condi��es ambientais que lhe conferem grande fragilidade e vulnerabilidade � eros�o h�drica. O presente estudo tem como objetivo: estimar a degrada��o espec�fica do solo e a incid�ncia de chuvas como fator gerador. Foram avaliados os principais par�metros hidrol�gicos: vaz�o m�dia, �ndice de escoamento e coeficiente de escoamento, aplicando-se uma equa��o que considera o balan�o de volumes das bacias, que � obtido com a utiliza��o do m�dulo espec�fico Pourrut. As chuvas no per�odo 1995-2014 foram registradas na esta��o meteorol�gica �Jaboncillo� e possibilitaram definir o poder erosivo das chuvas como fator determinante da eros�o h�drica em termos de degrada��o espec�fica, aplicando a metodologia de Fournier, baseada em dois fatores .: o �ndice de agressividade do clima, em fun��o da rela��o p2 / P; e o relevo, por meio do coeficiente orogr�fico; que permite estabelecer uma correla��o linear com alto �ndice de confian�a. As perdas por eros�o h�drica foram estimadas nas sub-bacias: R. Grande com 6,49; R. Guineal com 6,4 e Congo com 16,6 t / ha / ano; valores que excedem a toler�ncia estabelecida pela FAO (0,4-1,8 t / ha / ano), o que faz com que os solos agr�colas percam sua capacidade produtiva.

Palavras-chave: Eros�o; precipita��o; sub-bacia.

 

Introducci�n

Los problemas ambientales que est�n afectando a los geoecosistemas son: la erosi�n del suelo y la desertificaci�n (D�az, 2011). Se define a la erosi�n como la eliminaci�n acelerada de la capa superior del suelo (Bola�os, et. al., 2016), constituye un factor determinante en el deterioro de los sistemas terrestres (S�nchez-Hern�ndez, et. al., 2013). El impacto de la erosi�n se refleja en la baja productividad de los suelos (Mej�a, et. al., 2010); es el resultado del efecto del impacto de la lluvia y la escorrent�a por desprendimiento y posterior transporte de part�culas (Efhimiou & Lykoudi, 2016), por efecto de: la erosionabilidad del suelo, el clima, la topograf�a y el uso de la tierra (Efthimiou, et. al., 2016). El problema m�s importante en las cuencas altas tropicales es la degradaci�n de los suelos bajo usos agr�colas y las altas tasas de producci�n de sedimentos (Valero, et. al., 2010).

La erosi�n h�drica provocada por las precipitaciones ocasiona la dispersi�n y transporte de las part�culas de suelo debido al impacto de las gotas de lluvia, conjuntamente con el escurrimiento superficial del agua (Huerta & Loli, 2014). La erosi�n h�drica de una formaci�n litol�gica depende de factores ex�genos como el clima y la cubierta vegetal, adem�s de factores end�genos como: la densidad aparente, permeabilidad, saturaci�n, dureza y pendiente (Fern�ndez de Castro, et. al., 2018). El riesgo de erosi�n o erosi�n potencial es el efecto de los factores causantes del proceso (Leticia, et. al., 2011); el da�o generado por la erosi�n h�drica en zonas de monta�as, con pendientes irregulares y escarpadas, se hace cada vez m�s evidente debido a que los fen�menos clim�ticos son cada vez m�s intensos e irregulares (Portuguez, 2014).

En la actualidad la atenci�n cient�fica y el destino de recursos financieros para el desarrollo de proyectos de investigaci�n, se est�n orientando cada vez m�s hacia una mejor comprensi�n y predicci�n de las consecuencias del cambio global sobre la erosi�n y la din�mica en la producci�n de sedimentos (Alatorre, et. al., 2013); la erosi�n se acelera por: problemas de uso de suelo, extensi�n de cultivos anuales, manejos deficientes de cultivos en pendientes y falta de medidas de conservaci�n (Col�n-Garc�a, et. al., 2013). Las consecuencias de la erosi�n h�drica incluyen efectos directos como: la generaci�n de sedimentos, la reducci�n de la capacidad productiva del suelo, los deslizamientos, la colmataci�n de r�os y masas de agua adem�s de las inundaciones (Restrepo, 2015).

La erosi�n se considera como unos de los problemas ambientales contempor�neos del mundo (Efthimiou, et. al., 2017), tan grave como el calentamiento global y la perdida de la biodiversidad y su control es uno de los principales temas de la agenda ambiental mundial (L�pez, 2017). El Ecuador ha sido y sigue siendo afectado por numerosos procesos erosivos, alrededor el 50% del territorio tiene que ver con el proceso de degradaci�n, que posee una relativa rapidez en la parte occidental de la Costa (De Noni & Trujillo, 1986). En el cant�n 24 de Mayo y particularmente en la cuenca del R�o Guineal, el Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial determina que la problem�tica relacionada con: la erosi�n, la deforestaci�n y el uso de agroqu�micos se est� acentuando (SENPLADES, 2015), e incide sobre los componentes del ambiente (Expedito, et. al., 2019) (Palma, et. al., 2019).

En la d�cada de los noventa el 25% de las tierras en uso para la agricultura estaban seriamente degradadas, poniendo en serio peligro la supervivencia de millones de familias de pa�ses en v�a de desarrollo (Cruz, et. al., 2010). La intensidad de las precipitaciones y el problema de los procesos erosivos, han sido analizados exhaustivamente con resultados positivos en varios pa�ses del mundo (Pacheco, 2012); estableci�ndose que el control de la erosi�n debe efectuarse a trav�s del uso de acciones preventivas y tambi�n despu�s de su ocurrencia, con acciones correctivas. La informaci�n sobre el potencial de la tierra para el uso y la ocupaci�n, se obtiene a trav�s de mapas de riesgos de erosi�n (D�az, 2015).

 

Materiales y m�todos

La cuenca alta del Rio Guineal se ubica en la parte Sur oriental de la Provincia de Manab�, entre las coordenadas geogr�ficas: 80�30�- 80�37�, de longitud Oeste y 1�21�- 1�25�, de latitud Sur; se origina en las estribaciones de la cordillera de Puca y forma parte del sistema fluvial que alimenta la vertiente que luego toma el nombre de R�o Puca; est� integrada por 3 subcuencas: R�o Grande (1), R�o Guineal (2) y R�o el Congo (3). Posee un �rea de 78,33 km2 y su altura va de 140 a 665 msnm. (Figura 1)

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Figura 1: Cuenca alta del Rio Guineal

 

Con el apoyo de un mapa cartogr�fico base, elaborado con las cartas topogr�ficas de los cantones 24 de Mayo y Santa Ana, a escala 1:50.000 se realiz� un reconocimiento del �rea que permiti� identificar la vulnerabilidad erosiva del sector por la presencia de pendientes fuertes y escasa cobertura vegetal.

La carencia de informaci�n hidrom�trica en la cuenca alta del rio Guineal, espec�ficamente de caudales y escurrimientos, se compens� recurriendo a la informaci�n de Sandoval y Aguilera (2014), quienes determinaron en base a una combinaci�n de las ecuaciones de Voscresiensky, Zhelesniakob y Zhivotovsky, ecuaciones para poder evaluar los par�metros hidrol�gicos requeridos (Sandoval & Aguilera, 2014).

Se consider� un equilibrio de vol�menes o masas, puesto que el volumen promedio de precipitaciones en cualquier cuenca hidrogr�fica expresada en m3/s es igual a:

�es el promedio de precipitaciones anuales en mm. y A, el �rea de la cuenca en Km2.

El volumen de escurrimiento para el mismo periodo es igual a:

es el caudal medio de la cuenca

31,536 es un valor constante que act�a como factor de conversi�n.

Se obtiene el m�dulo especifico de escorrent�a anual ubicando el �rea del proyecto en el mapa de m�dulos espec�ficos de escorrent�a del Ecuador elaborado por Pourrut (1995), el mismo que permite igualar las ecuaciones, (Figura 2).�

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Figura 2: M�dulos espec�ficos de escorrent�a de Pourrut

 

El caudal medio ser� igual a:

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El caudal relativo, es la relaci�n entre caudal medio anual y el �rea de la cuenca:

El caudal m�nimo de una cuenca se lo utiliza generalmente como referencia para determinar el caudal ecol�gico por lo que se lo puede considerar igual a:

�

El �ndice de escorrent�a es igual al caudal relativo (m�dulo espec�fico) multiplicado por un valor constante de 31.557 que es un factor de conversi�n para expresar el resultado en mil�metros:

Ie = Me (l/s/km²) � 31,557 = mm.

El coeficiente de escorrent�a es la relaci�n entre el �ndice de escorrent�a y la precipitaci�n anual. Indica qu� porcentaje de la precipitaci�n media anual circula por la cuenca y se expresa por la f�rmula:

Ce = Ie/ � 100 = %

Ce = Coeficiente de escorrent�a

Ie = �ndice de escorrent�a (mm.)

= Precipitaciones anuales (mm.)

La degradaci�n espec�fica en ton/ha/a�o; es decir, la estimaci�n del poder erosivo de las precipitaciones se efectu� por el m�todo de Fournier citado por (Huerta & Loli, 2014); basado en la funci�n fundamental del coeficiente p2/P; siendo p la precipitaci�n del mes m�s lluvioso y P la precipitaci�n total anual; lo que permite calcular la degradaci�n espec�fica. Este �ndice ha sido aplicado para poder describir la agresividad de las precipitaciones y es fundamental para estudiar la variaci�n regional de riesgo de erosi�n.

El procedimiento propuesto por F. Fournier expresa la evaluaci�n de la degradaci�n espec�fica de una cuenca hidrogr�fica, fundamentado en dos factores que intervienen en el fen�meno erosivo: el clima, como precipitaci�n y temperatura; y el relieve. Los par�metros representativos de ambos factores son: El �ndice de agresividad del clima, definido por la relaci�n p�/P. Esta evaluaci�n del factor clim�tico se complementa con la consideraci�n del tipo de clima de la cuenca y el relieve que aplica el coeficiente orogr�fico: h.tgα; siendo h, la altura media del relieve de la cuenca en m. y tgα el coeficiente de masividad de Martone: tgα=h/S; donde S es la proyecci�n horizontal de la superficie de la cuenca en km�.� (Fournier, 1960)

La cuantificaci�n de la degradaci�n especifica se la realiz� siguiendo la metodolog�a de Fournier que tiene como referencia la clasificaci�n de la Organizaci�n de las Naciones Unidas para la Agricultura y Alimentaci�n (FAO, 1980), como se presenta en la Tabla 1.

 

Clases de erosi�n	P�rdidas de suelo t/ha/a�o
Nula	0-2
Ligera	2-10
Moderada	10-50
Alta	50-200
Muy Alta	> 200

Tabla 1: Tolerancia establecida por la FAO

 

 

 

 

 

Este coeficiente caracteriza eficazmente el relieve de 2 cuencas distintas. Siendo mayor de 6 el relieve es accidentado y si es menor de 6, es poco accidentado.

El estudio de la correlaci�n lineal establecida entre el valor de X, degradaci�n espec�fica de la cuenca expresada en t/ha. a�o o t/km2. a�o, y el valor de Y, �ndice de agresividad del clima en mm, indica un alto grado de confianza. El c�lculo se realiza en funci�n de las correlaciones:

 

Para h.tgα < 6;

- con p�/P < 20:� X =6,14. Y = 49,78

- con p�/P > 20:� X =27,12. Y = 475,40

Para h.tgα > 6:

- con clima no semi�rido:��� X =52,49. Y = 513,21

- con clima semi�rido:�������� X =91,78. Y = 737,62

 

Resultados

Escurrimiento de la cuenca del r�o Guineal:

Los registros de precipitaciones fluviales y datos obtenidos de caudales facilitaron la valoraci�n del �ndice y coeficiente de escorrent�a (tabla 2).

 

Tabla 2: Cuantificaci�n de las estimaciones hidrol�gicas

 

Los registros de precipitaciones se realizaron en el periodo 1995-2014 y se obtuvieron de la estaci�n pluviom�trica �Jaboncillo� del cant�n 24 de Mayo, perteneciente al Instituto Nacional de Meteorolog�a e Hidrolog�a INAMHI, del Ecuador, ubicada en las coordenadas: UTM: X: 04644 latitud Sur y Y: 802506 longitud Oeste a 115 msnm., con el c�digo 447, cercana al �rea de estudio y representativa para realizar las estimaciones correspondientes.

La tabla de registros mensuales y anuales con sus respectivos promedios, se la puede observar en la tabla 3.

 

Erosividad de las lluvias por subcuencas

 

Las estimaciones del poder erosivo de las precipitaciones expresadas en forma de degradaci�n especifican mediante el m�todo de Fournier se observan en la tabla 4

 

Tabla 3: Registro de Precipitaciones totales, Estaci�n Jaboncillo periodo 1995-2014

 

 

Tabla 4: Degradaci�n especifica por subcuencas

 

Discusi�n

La erosi�n h�drica produce modificaciones irreversibles en el terreno de la cuenca hidrogr�fica. La degradaci�n espec�fica para las subcuencas: R�o Grande y R�o Guineal, ubicadas en la zona alta, se estim� en 6,49 y 6,4 t/ha/a�o, que corresponde a la clase erosi�n ligera, seg�n la FAO (1980); probablemente porque aunque en esta �rea existe una marcada influencia de la cordillera de Puca, en donde predominan formaciones arcillosas y areniscas sedimentarias proclives a los movimientos en masa, tambi�n predomina una cobertura vegetal caracterizada por vegetaci�n nativa y arboricultura tropical con cultivos de caf� y cacao, que protegen bien el suelo. En las zonas bajas, la degradaci�n espec�fica para la subcuenca el Congo, se estim� en 16,5 t/ha/a�o, considerada como erosi�n moderada, posiblemente porque en estas zonas se nota una intensa actividad antr�pica.

Valores similares fueron registrados por Pimentel y Kounang, para la microcuenca La Estrella en M�xico, en donde en las regiones monta�osas con cobertura vegetal natural, se determin� una erosi�n potencial de 1 a 5 t/ha/a�o. De igual manera Huerta y Loli (2014) en la cuenca alta del R�o Moch� en Per�, aplicando el mismo m�todo de Fournier en las subcuencas: Huangamarca y Pollo, estimaron el poder erosivo de las precipitaciones en el orden de: 7,29 y 33,40 t/ha/a�o, respectivamente; lo que contrasta con lo expresado por Pando y otros (2003), que consideran que el m�todo recomendado por la FAO, aplicando el �ndice de Fournier, tiende a sobreestimar los valores reales en pendientes altas y a subestimarlos en pendientes bajas; aunque las diferencias m�s notables se notan en las subcuencas que presentan c�rcavas, las cuales no son consideradas en la aplicaci�n de otros m�todos, por lo cual sugieren la inclusi�n de un factor de ponderaci�n.� (Pimentel & Kounang, 1998)

 

Conclusi�n

Las ecuaciones propuestas en el estudio, son aplicables a cuencas donde no existe o es escasa la informaci�n hidrometeorol�gica, como la del R�o Guineal, conformada por la subcuencas: R�o Grande, Guineal y el Congo, cuyas p�rdidas del suelo se estiman en: 6,49, 6,4 y 16,6 t/ha/a�o respectivamente; valores que son considerados elevados en relaci�n con los niveles de tolerancia propuestos por la FAO, y afectan sistem�ticamente los suelos, por la fragilidad y vulnerabilidad de los agroecosistemas del �rea del proyecto, caracterizados por la presencia de una topograf�a irregular con pendientes fuertes que fluct�an entre 55% y 70%.

En general, las tasas de erosi�n son naturalmente altas en el caso de terrenos monta�osos con elevadas precipitaciones, que corresponden a las condiciones generales del Ecuador y de toda Sudam�rica. Los resultados definen que se requiere de manera prioritaria de acciones para el manejo del recurso h�drico y pr�cticas de conservaci�n del suelo y sostenibilidad de los bienes y servicios ambientales que genera la cuenca, espec�ficamente en la subcuenca el Congo, por presentar un mayor grado de intervenci�n antr�pica en forma de cambio de uso del suelo y deforestaci�n intensiva

 

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� 2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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