Anlisis de Erosin de suelo

Services in Geographic Information Systems (GIS)

Introduccin La erosin del suelo por escurrimiento hdrico, cuyo origen est en la accin del agua sobre una superficie desprovista de cobertura vegetal, es quizs el proceso ms importante de degradacin de suelos, dado que es irreversible y generalmente de gran magnitud (HONORATO et al., 2001).

Son mltiples los factores que favorecen e incrementan la erosin hdrica: las lluvias, el suelo, la pendiente, el tipo de vegetacin y la presencia o ausencia de medidas de conservacin; adems del hombre que acta como uno de los principales factores, al alterar las condiciones ecolgicas del lugar, ya sea por necesidad, por ignorancia o por aplicar tcnicas inadecuadas en el uso de los recursos naturales renovables (OCAMPO et al., 1996). MORGAN (1997) nos dice que, la consecuencia directa de la erosin del suelo es una disminucin de la productividad agrcola, debido a la prdida de nutrientes, a su deterioro fsico, a la prdida de profundidad y en casos extremos a la prdida total del suelo. De esto se desprende la necesidad de medir o estimar la erosin potencial de los suelos para aplicar medidas que eviten la prdida de este recurso (PANDO et al., 2003).

Objetivo general:

Estimar la prdida de suelos por erosin hdrica de una microcuenca (caso de estudio, microcuenca Arroyo Grande ubicada en el municipio de Jarabacoa, La Vega, Repblica Dominicana) mediante la aplicacin de la metodologa USLE/RUSLE.

Para el anlisis de la erosin de suelo se va a utilizar el software ArcGIS 10.1. Se utilizo la formula universal de prdida de suelo USLE/RUSLE.

Objetivos Especficos: Determinar el factor de erosividad de las precipitaciones (R) segn Roose, Morgan, Foster y

el ndice modificado de Fournier. Determinar el factor de erodabilidad del suelo (K). Determinar el factor de longitud y gradiente de la pendiente (LS). Determinar el factor de cobertura vegetal o uso actual del suelo (C).

Ecuacin universal de prdida de suelos / Ecuacin universal de prdidas de suelos revisada (USLE/RUSLE).

A = R x K x L x S x P Donde: A es la cantidad de material erodado calculado o medido expresado en toneladas por hectrea para una duracin de lluvia especifica. A tiene las unidades de K, en el periodo de tiempo seleccionado para R. R es el factor de lluvia en forma de un ndice (EI30), que es medido por el poder erosivo de la lluvia expresado en toneladas metro por hectrea hora o en joule por metro cuadrado, una medida de la fuerzas erosivas de la lluvia y escurrimiento asociado; K es el factor de erodabilidad del suelo, es erosin estndar en tonelada por hectrea por unidad de erosividad R, para un suelo especifico con una pendiente uniforme de 9% de gradiente y 22,1 m de longitud de pendiente en barbecho limpio labrado, es una medida de la susceptibilidad inherente de la partculas del suelo a la erosin; L es el factor longitud de pendiente, expresa la relacin de prdida de suelo de una pendiente con una longitud dada y la prdida de suelo de una pendiente con una longitud estndar de 22,13 m, con idnticos valores de erodabilidad y gradiente de pendiente; S es el factor de gradiente de pendiente, expresa la relacin de prdida de suelo de una gradiente de pendiente especfica y la prdida de suelos de una pendiente con gradiente estndar de 9%, bajo otras condiciones similares, definen el efecto de la inclinacin de la pendiente sobre la prdida de suelo por unidad de rea;

C es el factor combinado de vegetacin y manejo, expresa relacin de prdida de suelo de un rea con cobertura y manejo especficos a una rea similar pero en barbecho continuamente labrado; y P es el factor prcticas de conservacin de suelo que expresa la relacin de prdida de suelo de un rea con cobertura y manejo especfico, como cultivo en contorno, cultivo en bandas o terrazas, con otro con labranza a favor de la pendiente.

Segn MESEN (2009), el producto de los primeros cuatro factores (R, K, L y S) es el potencial erosivo inherente en el sitio; eso es, la prdida de suelo que ocurrira en la ausencia de cualquier cobertura vegetal (C) o prctica de manejo (P). Los dos ltimos factores reducen esta prdida potencial para compensar los efectos de uso de la tierra, manejo y prcticas especiales.

RAMREZ (2010) nos dice que, el ndice EI30, se define como el producto de la energa cintica (E) de un aguacero y su mxima intensidad en un intervalo de 30 minutos (I). El factor R resulta de promediar totales anuales de E*I para un perodo de por lo menos 20 aos de fajas pluviogrficas.

R = I30 (9,28P 8383) / 1000 Donde: I30 = 75 mm/h (valor recomendado por Wischmeier). P = Precipitacin promedio anual en mm.

Formula de factores El factor L: Donde es la longitud de la pendiente (m), m es el exponente de la longitud de la pendiente y es el ngulo de la pendiente. La longitud de la pendiente se define como la distancia horizontal desde donde se origina el flujo superficial al punto donde comienza la deposicin o donde la escorrenta fluye a un canal definido (Foster et al., 1977, citado por BARRIOS y QUIONEZ, 2000)

El factor L con el rea de drenaje aportadora (Desmet & Govers, 1996, citado por VELSQUEZ, 2008).

Donde A (i, j) [m] es el rea aportadora unitaria a la entrada de un pixel (celda), D es el tamao del pixel y x es el factor de correccin de forma.

El factor S: El ngulo se toma como el ngulo medio a todos los subgrids en la direccin de mayor pendiente (McCOOL et al., 1987,1989, citado por BARRIOS y QUINONEZ, 2000).

VELSQUEZ (2008) nos dice que, cuando se aplica esta frmula en el Raster Calculator de ArcGIS se debe tomar en cuenta que el ngulo deber ser convertido a radianes (1 grado sexagesimal = 0,01745 radianes), para que pueda ser multiplicado por los dems componentes de las ecuaciones.

Proceso

DEM (georreferenciado) Relleno (Fill) Pendiente (Slope) Direccin del flujo (Flow Direction) Acumulacin (Flow accumulation) Estaciones meteorologicas , obtener factor R mediante el mtodo Spline. Obtener el factor C mediante la conversin de shapefile a raster. Obtener el factor K mediante la interpolacin de puntos de muestra (mtodo IDW). Raster Calculator (Calcular el factor F) Raster Calculator (Calcular el factor M) Raster Calculator (calcular el factor L) Raster Calculator (Calcular el factor S) Raster Calculator (calcular el factor LS)

Formulas a usar en Raster calculator

Factor F: ((Sin("%slope%"*0.01745) / 0.0896) / (3 * Power(Sin("%slope"*0.01745),0.8)+0.56))

Factor M: "%factor_F.tif%" / (1+"%factor_F.tif%")

factor L: (Power(("%acumulation%"+625),("%factor_M%"+1)) - Power("%acumulation",("%factor_M%"+1))) / (Power(25,("%factor_M%"+2)) * Power(22.13,"%factor_M%"))

Factor S: Con((Tan("%slope%"*0.01745) < 0.09),(10.8 * Sin("%slope%" * 0.01745) + 0.03),(16.8 * Sin("%slope%"*0.01745) - 0.5))

Factor LS: "%factor_L%" * "%factor_S%"

A=R*K*LS*C

Factor A: Determinacin de la prdida de suelo

Resultados finales

Factor F

Factor M

Factor L

Factor S

Factor LS

Factor R

tm/ha*ao

Factor K tm*ha*hr/ha*mj*mm

Factor C

Factor A

tm/ha/ao

Determinacin de prdida de suelo