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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA
FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE RECURSOS HÍDRICOS
“La erosión en la cuenca Cañete”
Integrantes:
● Cárdenas Fernández, Nicolle Alexandra 20180310
● Castillo Leyva, Gladys Haydee 20190347
● Cisneros Prado, Ruben Antonio 20171264
● Narvaez Jara, Kevin Luis 20181206
● Vilca Vilcayauri, Erik Javier 20180345
Profesor: Ing. Pablo Leonardo Quispe Ramos
Curso: Control de erosión
Fecha de entrega: 4 de enero del 2023
GRUPO C*
LA MOLINA – LIMA – PERÚ
CONTENIDO
- I. INTRODUCCIÓN
- 2.1. Objetivo general
- 2.2. Objetivos específicos
- III. MARCO TEÓRICO
- 3.1. Erosión
- 3.2. Método RUSLE
- 3.2.1. Factor de erosividad (R)
- 3.2.2. Factor de erodabilidad (k)
- 3.2.3. Factor topográfico (LS)
- 3.2.4. Factor de cobertura vegetal (C)
- 3.2.5. Factor de prácticas de conservación (P)
- IV. METODOLOGÍA En tercera persona y tiempo pasado
- 4.1. Descarga y procesamiento de data
- 4.1.1. Data PISCO
- 4.1.2. Data DEM
- 4.2. Software ArcGIS
- 4.2.1. Factor de erosividad (R)
- 4.2.2. Factor de erodabilidad (k)
- 4.2.3. Factor topográfico (LS)
- 4.2.4. Factor de cobertura vegetal (C)
- 4.2.5. Factor de prácticas de conservación (P)
- 4.3. Software Erdas
- 4.3.1. Factor R
- 4.3.2. Método USLE
- V. RESULTADOS
- VI. DISCUSIONES
- VII. CONCLUSIONES
- VIII. BIBLIOGRAFÍA
- IX. ANEXOS
III. MARCO TEÓRICO
3.1. Erosión Es un fenómeno que se comprende de remoción, transporte y deposición de partículas de suelo, materia orgánica y nutrientes, que es causada principalmente por las lluvias y el escurrimiento. Este hecho se presenta en diversos grados de intensidad llegando hasta en unos casos degradando la estructura del suelo. En el momento de la acción de la erosión reduce la cantidad de nutrientes por lo que tendríamos como consecuencia una reducción el crecimiento de cobertura vegetal. Por lo que este fenómeno es una de las principales causas de la baja fertilidad y menor producción agrícola (Sabino et al , 2017, p.4). 3.1.1. Tipos de erosión Según Senamhi (Sabino et al ,2017, p.6) se tiene 2 tipos de erosión de acuerdo a como actúa la fuerza del suelo y el tiempo en que ocurre: a. Erosión Natural Es aquel fenómeno que ocurre debido a fuerzas naturales y cuyas tasas de ocurrencias son de magnitud baja. b. Erosión Inducida o acelerada Es aquel hecho que ocurre debido a la acción del hombre más los agentes naturales, donde se tiene un tipo de erosión. Se tiene tipos de erosión de acuerdo al agente que interviene en caso si es agua sería hídrica mientras que cuando es por fuerza del viento es eólica y por último provocado por la intervención del hombre es antropogénica. a. Erosión Eólica El movimiento del viento ejerce fuerzas de fricción y levantamiento sobre las partículas de suelo, desprendiéndose, transportándose y depositandose en una zona (Ruiz, 2017, p.15). b. Erosión hídrica ● Erosión Salpicadura El salpicado de suelo se origina cuando las gotas de lluvia caen directamente sobre las partículas de suelo provocando un movimiento debido a la fuerza con la que impacta en la superficie.
● Erosión Laminar La erosión laminar remueve uniformemente el suelo en estratos delgados, como consecuencia del flujo superficial laminar que escurre en capas delgadas sobre el terreno (Sabino et al, 2017, p.7). ● Erosión Surcos Es cuando el agua actúa sobre el suelo desprendiéndose originando canales o arroyos pequeños bien definidos. ● Erosión cárcavas Se presenta cuando existe una excesiva concentración de escorrentía en determinadas zonas del terreno y que posteriormente permite la ampliación progresiva de la zanja (Sabino et al, 2017, p.8). 3.2. Método RUSLE La metodología utilizada para estimar la pérdida de suelo está basada en el modelo de la “Universal Soil Loss Equation” teniendo como autores a Wischmeier y Smith, publicada en el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. La estimación abarca pérdidas de suelos anuales que se producen en la superficie del terreno debido a la erosión superficial , laminar y requeros , este método RUSLE considera las precipitaciones como el factor relevante en la erosión superficial (Sabino et al , 2017, p.16). 𝐴 = 𝑅 × 𝑘 × 𝐿𝑆 × 𝐶 × 𝑃 Donde: ● A : Es el cálculo del promedio espacial y temporal de la pérdida de suelo por unidad de área. ● R: Factor de erosividad (MJ mm ha-1 h -1 año-1 ) de lluvia. ● K: Factor de erodabilidad del suelo, es la tasa de pérdida de suelo por unidad del índice de erosión para un suelo determinado (ton ha h ha-1 MJ - mm-1). ● LS: L factor de longitud de la pendiente y factor S que nos dice que tan escarpado se encuentra la pendiente que relaciona la pérdida de suelo con la inclinación de la pendiente del terreno a estudiar. ● C: Factor de cobertura vegetal que se relaciona a las pérdidas de suelo de un área con cobertura vegetal.
En la actualidad, existen diferentes métodos para estimar el factor K. Wischmeier & Smith, 1978 proponen una ecuación para lograr determinar este factor K, en el cual se incluyen los siguientes factores: porcentaje de limo + arena fina; porcentaje de arena; contenido de materia orgánica (%); estructura y permeabilidad (Loredo Osti et al., 2007). 𝑘 = 𝑓 𝑐𝑠𝑎𝑛𝑑
× 𝑓
𝑐𝑙−𝑠𝑖
× 𝑓
𝑜𝑟𝑔𝑐
× 𝑓
ℎ𝑖𝑠𝑎𝑛𝑑 Donde: ● 𝑓 𝑐𝑠𝑎𝑛𝑑
= (0. 2 + 0. 3 × 𝑒𝑥𝑝(− 0. 256 × 𝑚
𝑠
× (1 −
𝑚𝑠𝑖𝑙𝑡 100 )) ● 𝑓 𝑐𝑙−𝑠𝑖
𝑚𝑠𝑖𝑙𝑡 𝑚𝑐+𝑚𝑠𝑖𝑙𝑡^ ) 0, ● 𝑓 𝑜𝑟𝑔𝑐
0.25×𝑜𝑟𝑔𝐶 𝑜𝑟𝑔𝐶+𝑒𝑥𝑝(3.72−2.95×𝑜𝑟𝑔𝐶) ) ● 𝑓 ℎ𝑖𝑠𝑎𝑛𝑑
0.7×(1−𝑚𝑠/100)
( 1−𝑚𝑠/100 +𝑒𝑥𝑝(−5.51+22.9×(1−𝑚𝑠/100)))
Siendo: ● 𝑚𝑠 =% arena ● 𝑚𝑠𝑖𝑙𝑡 = % limo ● 𝑚𝑐 = % arcilla ● 𝑂𝑟𝑔𝑐 = % MO Figura 1 Diagrama triangular de las clases texturales básicas del suelo según el tamaño de partículas Nota. Adaptado de Arquitectura Pura. https://acortar.link/jvKudG
3.2.3. Factor topográfico (LS) Está definido como la distancia horizontal desde el punto más alto, donde se origina el flujo superficial hacia el punto más bajo, donde comienza la deposición que fluye por escorrentía a un canal, mediante la ecuación usada por RUSLE. El factor de longitud (L) de ladera es adimensional y se encuentra definido como el cociente en la tasa de erosión anual de una parcela con una longitud de ladera previamente determinada. Por su lado, el factor de pendiente (S) está definido como el cociente entre la tasa de erosión de una determinada parcela con una pendiente (Alvarado et al., 2021). El método RUSLE reúne los factores de longitud (L) y el factor pendiente (S) aportados por la topografía. De esta forma, al multiplicar ambos factores pueden generar el factor final LS. 𝐿𝑆 = 1. 07( λ 20 )
( α 10 𝑎^
Donde: ● L: Factor de longitud pendiente. ● S: Factor de inclinación de pendiente. ● λ: Longitud de pendiente a lo largo de la proyección horizontal (m). ● α: Ángulo de inclinación en grados. El factor LS es adimensional y se encuentra en un rango de 0 a 152. 3.2.4. Factor de cobertura vegetal (C) La cobertura vegetal es el elemento fundamental para proteger el suelo de la erosión producto de las constantes precipitaciones que dan origen a la escorrentía superficial y que esta, se intensifica cuando la energía potencial y cinética aumentan a medida que se desplazan en su trayectoria producto de la gravedad. La estimación de la cobertura vegetal se puede estimar mediante un análisis de las imágenes satelitales, donde se identifica y desarrolla gracias a los sensores (Sabino et al , 2017, p.21).
IV. METODOLOGÍA En tercera persona y tiempo pasado 4.1. Descarga y procesamiento de data 4.1.1. Data PISCO ● Para la descarga y procesamiento de la data PISCO se tiene que entrar a la siguiente de página: https://iridl.ldeo.columbia.edu/SOURCES/.SENAMHI/.HSR/.PISCO/index.ht ml?Set-Language=es Figura 2 Seleccionamos la opción Precipitaciones Figura 3 Seleccionamos la opción SENAMHI HSR Prec V2p unistable stable.
Figura 4 Seleccionamos la opción precipitación mensual. Figura 5 Seleccionamos la opción mensual
Tabla 3 Tabla de precipitación total multianual del año 1981 hasta 2007. ● Finalmente se recopilan todos los datos de las medias para obtener la precipitación multianual de cada estación seleccionada. Esta información ya está lista para ser introducida al ArcGIS. Tabla 4 Datos de precipitación mensual total con sus coordenadas correspondientes.
4.1.2. Data DEM ● Se delimitó la cuenca Cañete y a través de su ubicación se descargaron los DEM correspondientes del geoservidor del MINAM (https://geoservidorperu.minam.gob.pe/geoservidor/download_raster.aspx). ● Los DEM, con resolución de 30𝑚𝑥30𝑚, descargados para la cuenca fueron: ○ ASTGTM_S12W076. ○ ASTGTM_S12W077. ○ ASTGTM_S13W076. ○ ASTGTM_S13W077. ○ ASTGTM_S14W076. ○ ASTGTM_S14W077. 4.2. Software ArcGIS 4.2.1. Factor de erosividad (R) ● Se usó la fórmula del factor de erosividad con los datos de precipitaciones mensuales y anuales de cada año en el periodo de año que se toma para el análisis. ● Se importaron los datos de coordenadas de las estaciones meteorológicas al arcgis para poder tener sus ubicaciones. ● Se ingresó al ArcToolbox/Spatial Analyst Tools a la opción de Interpolation y se escogió el método que más se ajusta a las estaciones en este caso IDW. ● Al procesar IDW de cada mes, con el uso de la calculadora ráster, se obtuvo como resultado el Factor R. ● Se procedió a cortar el resultado obtenido con el uso de Spatial Analyst Tools/Extract by Mask con el shape de la delimitación de la cuenca. 4.2.2. Factor de erodabilidad (k) ● Se descargó el shape y la data de los suelos dominantes de la FAO (https://data.apps.fao.org/map/catalog/srv/eng/catalog.search#/metadata/f7ccd 330-bdce-11db-a0f6-000d939bc5d8) y se recortó solo el área de análisis. ● A través de la Attribute Table se observó que los suelos dominantes en la cuenca Cañete fueron los denominados I, Re y Je, con ayuda de la data de FAO se extrajo la información del porcentaje de arena, limo, arcilla y materia orgánica.
● También se determinó el Flow Accumulation (Facc) usando de data de entrada el ráster de Flow Direction. ● Para determinar el mapa de pendientes se utilizó ArcToolbox/Spatial Analyst Tools/Surface/Slope con el fin de determinar el factor F ( 𝐹 = ), 𝑠𝑖𝑛β/0. 3(𝑠𝑖𝑛β)
+0. siendo βla pendiente, con el uso de la calculadora ráster que se encuentra en ArcToolbox/Spatial Analyst/Map Algebra. ● Con lo anterior se determinó el factor 𝑚 ( 𝑚 = ), también con la 𝐹 1+𝐹 calculadora ráster. ● Finalmente se determinó el factor L ( 𝐿 = ), donde (𝐹𝑎𝑐𝑐 + 𝐷^2 )𝑚+1−(𝐹𝑎𝑐𝑐)𝑚+ 𝑋𝑚𝐷𝑚+2(22.13)𝑚 𝐷 = 30 × 30 (por la resolución del DEM) y 𝑋 = 1 (por el número de bandas) ,y el factor S (cuando 𝑇𝑎𝑛β < 0. 09 entonces 𝑆 = 10. 8𝑆𝑖𝑛β + 0. 03 o si 𝑇𝑎𝑛β ≥ 0. 09 entonces 𝑆 = 16. 8𝑆𝑖𝑛β − 0. 5) con la calculadora ráster y multiplicarlos para obtener el factor LS. 4.2.4. Factor de cobertura vegetal (C) ● Con el shape de coberturas de todo el Perú se hizo el recorte a partir de la delimitación de la cuenca Cañete. ● Con el uso de Attribute Table se clasificó el factor C con respecto a la información vista en el apartado 3.2.4. Tabla 7 Factor C
● Se generó el raster del factor C con la herramienta Polygon to Raster que se encuentra en A rcToolbox/Conversion Tools/To Raster. 4.2.5. Factor de prácticas de conservación (P) ● Debido a que no se cuenta con información sobre prácticas de conservación en la zona, se asume el valor P como 1. ● Finalmente se multiplicaron todos los factores con la calculadora ráster y se determinó la erosión. 4.3. Software Erdas Para realizar el modelo de erosión USLE, nos apoyamos en el software Erdas Imagine. Donde usaremos la herramienta Spatial Model Editor para la automatización de la metodología. Debido a la diferencia de herramientas a comparación de otros programas de SIG, para esta ocasión los factores hallados directamente con el ERDAS es el Factor R. Motivo por el cual es necesario tener los otros factores ya trabajados en otro programa. 4.3.1. Factor R ● Debido a que no se cuenta con una calculadora raster en el ERDAS hacemos uso de la caja de herramientas Math & Trig, la cual contiene las operaciones básicas que usaremos para expresar la ecuación que nos permite hallar el Factor R. ● Ingresamos los Raster input para cada la precipitaciones de cada mes y con las herramientas de Math & Trig, replicamos la ecuación para cada mes y luego realizar la suma para obtener Factor R de la cuenca.
V. RESULTADOS
Figura 10 Cálculo de factor R (ArcGis) Figura 11 Cálculo de factor LS (ArcGis)
Figura 12 Cálculo de factor k (ArcGis) Figura 13 Cálculo de factor C (ArcGis)
