el camino subía y bajaba: “sube o baja según se va o se

Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de un ecosistema de páramo. Tatiana Suárez López. Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental. 2005-1.

Universidad de Los Andes, Bogotá.

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El camino subía y bajaba: “Sube o baja

según se va o se viene. Para el que va sube;

para el que viene, baja.”

Juan Rulfo, Pedro Páramo.



Universidad de Los Andes

Proyecto de Grado en Ingeniería Ambiental

Impacto del cambio del uso de la tierra en la respuesta hidrológica de unecosistema de páramo

Elaborado por:Tatiana Suárez López

Asesor:Mario Díaz-Granados Ortiz

Bogotá, 2005

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CONTENIDO

1. Introducción.............................................................................................................4

2. Justificación.............................................................................................................5

3. Objetivos.................................................................................................................6

4. Definición de los ecosistemas de páramo.........................................................................7

4.1 Clima ....................................................................................................................8

4.2 Suelos ..................................................................................................................10

4.3 Vegetación............................................................................................................11

4.3.1 Adaptaciones.......................................................................................................14

4.4 Funciones..............................................................................................................17

5. Definición de la problemática......................................................................................19

5.1 Procesos de ocupación de los páramos...........................................................................19

5.2 Amenazas a los ecosistemas de páramo.........................................................................20

5.3 La precipitación horizontal.........................................................................................22

5.4 Manejo de los ecosistemas de páramo. Marco jurídico colombiano.........................................24

6. Modelo de hidrología de páramos.................................................................................29

6.1 Descripción del modelo AvSWAT..................................................................................30

6.2 Descripción del modelo de precipitación horizontal...........................................................36

7. Caso de estudio. Cuenca del Río Blanco.........................................................................40

7.1 Escenarios de manejo...............................................................................................44

7.2 Modelación y análisis de resultados...............................................................................46

8. Conclusiones y recomendaciones.................................................................................54

9. Bibliografía.............................................................................................................55

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1. INTRODUCCIÓN

En los últimos años, los ecosistemas de alta montaña han sido receptores de fuerte atención

debido a que han sido reconocidos mundialmente como ecosistemas que son a la vez importantes en

cuanto a sus funciones ecológicas y sensibles a los cambios y a las intervenciones.

Las preocupaciones que surgen alrededor de la conservación de los ecosistemas de páramo

tienen que ver con su función de abastecimiento y regulación hídrica, su alto endemismo de especies

por constituir islas biogeográficas dadas sus especiales características climáticas, y por ser ecosistemas

sensibles que sirven de indicador de los impactos de los cambios impuestos sobre los ecosistemas.

A partir de estas consideraciones, se tiene la necesidad de establecer las relaciones entre el

ambiente y las actividades humanas, así como de avanzar en el entendimiento de las interacciones

entre el clima y las especies vivas. Se busca profundizar y ampliar el conocimiento que se tiene sobre el

funcionamiento de los ecosistemas, para de este modo revisar y modificar las regulaciones, políticas y

planes de manejo existentes, y formular nuevas; todo con el objeto de acercarse a una situación del

mejor aprovechamiento posible de los recursos del páramo manteniendo las condiciones de

conservación y recuperación.

Las amenazas antrópicas directas a las cuales están sometidos los páramos son principalmente la

extensión de la frontera agrícola para el cultivo de papa y otros vegetales, el sobrepastoreo, la tala

indiscriminada para aprovechar la madera como combustible y material de construcción y en algunos

casos, la invasión por cultivos ilícitos, en particular de amapola durante los años 90 (IDEAM, 2002). El

remplazo del uso del suelo por las actividades agrícolas, trae como consecuencia la pérdida de

biodiversidad, impactos sobre la estabilidad del ecosistema, posible erosión e incremento en la

producción de CO2. Del mismo modo se puede presentar contaminación en las aguas superficiales y

subterráneas y en los suelos, a partir del uso de insecticidas y fertilizantes. Otra amenaza igualmente

real, la constituye el fenómeno de cambio climático global debido al aumento de las concentraciones

atmosféricas de los gases de efecto invernadero; este elemento traería un cambio en las condiciones de

humedad y temperatura que muy probablemente haría cambiar la estructura poblacional de los páramos

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por un retroceso de los pisos térmicos correspondientes, hacia alturas mayores y por tanto, áreas cada

vez menores (IDEAM, 2002).

Entre las opciones de conservación y recuperación que se han propuesto, está el establecimiento

de áreas protegidas, la repoblación vegetal, la incorporación de corredores biológicos que permitan la

migración de especies hacia sitios degradados y la gestión de uso de tierras (IDEAM, 2002).

Entre los primeros botánicos interesados en los páramos se conocen José Celestino Mutis (1700s)

y Alexander von Humbolt (1810s). En el siglo XX, uno de los primeros estudiosos de los páramos fue

Cuatrecasas en los años 30-40s. Desde entonces se ha tenido la preocupación de comprender mejor el

funcionamiento de los ecosistemas de páramo. En continuados estudios se ha llegado a las mismas

inquietudes o conclusiones que deben ser profundizadas, en cuanto a su importancia como hot-spot de

biodiversidad, su función ecológica y su vulnerabilidad.

2. JUSTIFICACIÓN

Ciertas características de los páramos de los Andes, como el hecho de ser contenedores de

biodiversidad altamente endémica, y el proveer servicios ambientales como el de generador y regulador

del recurso hídrico, le confieren un especial interés para los estudiosos de las ciencias biológicas y

ambientales. Adicionalmente constituyen regiones de un gran valor paisajístico que no se compara con

ningún otro.

Los páramos se encuentran localizados en América, África y las Islas del Pacífico. Colombia es el

país que posee la mayor cantidad de estos ecosistemas, pues tiene 30 páramos En el sur del continente

estos ecosistemas fueron colonizados en tiempos prehispánicos, pero en Colombia las amenazas que se

le imponen a éstos son más recientes (Balslev y Luteyn, 1992) y significan una creciente necesidad de

llevar a cabo propuestas de conservación dada la importancia hidrológica y ecológica que ellos

representan. Las amenazas consisten fundamentalmente en la elevación de la frontera de cultivos y en

la quema para producir pastos que sostengan la actividad de pastoreo.

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La calificación de los impactos debe estar especificada relativamente a la calidad o usos que se

de a un recurso o a un servicio ambiental, por tanto, es necesario obtener mayor conocimiento de los

sistemas bio-físicos para obtener una base sobre la cual comparar el estado después de las

intervenciones con su tipo, intensidad y duración.

La evidencia experimental muestra que se deben tomar medidas para controlar o limitar las

intervenciones para preservar la función hídrica (el objetivo de este estudio) o ecológica.

3. OBJETIVOS

Objetivo general

• Utilizar un modelo computacional basado en un sistema de información geográfica, para predecir el

impacto del cambio del uso del suelo en la respuesta hidrológica de un sistema de páramo.

Objetivos específicos

• Describir las generalidades sobre los ecosistemas de páramo para poder plantear una aproximación al

problema que sea específica y acorde a sus características.

• Realizar una investigación sobre las figuras legislativas de conservación que existen en el marco

jurídico colombiano, para definir cuales de ellas se pueden aplicar a las necesidades particulares de

los páramos, dadas sus condiciones físicas y ecológicas, las actividades que se realizan en estas zonas

y los intereses específicos de preservación.

• Plantear escenarios de manejo basados en las estrategias de conservación disponibles, para modelar

la respuesta del sistema ante iniciativas de mitigación, prevención y recuperación.

• Plantear escenarios de manejo basados en los procesos conocidos de deterioro de los ecosistemas de

páramo, relacionados con los procesos de ocupación y aprovechamiento de los recursos, para

modelar la respuesta del sistema frente a este tipo de intervenciones.

• Realizar análisis de sensibilidad que permitan reconocer las variables frente a las cuales el sistema

presenta una respuesta más dramática en los diferentes escenarios que se presentarán.

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4. DEFINICIÓN DE LOS ECOSISTEMAS DE PÁRAMO

Los páramos se ubican entre las latitudes 11°N y 8°S en el continente americano; en las islas del

Pacífico y en África ocurren ecosistemas similares que reciben el nombre de bosques alpinos-tropicales

por tratarse de sistemas de montaña. Las especies encontradas en las diferentes zonas no son

necesariamente las mismas, aunque se presentan muchas adaptaciones similares dando evidencia de

evolución convergente (Luteyn, 1999).

Los páramos americanos se encuentran esparcidos discontinuamente, con una mayor

concentración en Colombia, Ecuador y Venezuela. Se tienen también en el norte de Perú, Panamá y

Costa Rica (Luteyn, 1999).

La especial conformación biológica de los páramos es obra de las condiciones altitudinales

superiores a los 3000msnm, la localización geográfica en cuanto a la influencia en la incidencia de la

radiación solar, las condiciones específicas de humedad y de precipitación, y la condición de estar

ubicados en un punto neurálgico de intercambio genético entre la parte norte y la parte sur del

continente (IDEAM, 2002). Algunas aspectos importantes que han surgido de las adaptaciones de las

especies a este conjunto de condiciones, son la alta sensibilidad a las variaciones climáticas por tratarse

de organismos altamente especializados, y la restricción en la extensión de la población debido a que

los ecosistemas de alta montaña constituyen regiones aisladas por cinturones con condiciones climáticas

diferentes.

Los páramos se encuentran en los pisos térmicos altos en las regiones intertropicales. Se ubican

por encima del bosque de copa cerrada y por debajo de las nieves perpetuas. Debido a su localización

en las regiones tropicales, la estacionalidad se da en forma diurna, registrando datos de temperatura

sensiblemente diferentes en el intervalo de un día. Las noches son frías con temperaturas de

congelamiento en algunas ocasiones y los días pueden sentir temperaturas elevadas hasta 30°C (Luteyn,

1999), debido a la fuerte radiación solar. Dichos patrones generan un ciclo de congelación y

descongelación diarios.

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La formación de estos ecosistemas se puede llevar hasta los procesos orogénicos que crearon la

cordillera de Los Andes, y con esto la formación de los perfiles climáticos altitudinales y las condiciones

meteorológicas específicas asociadas a la orografía. Otro evento que ayudó a dar forma a los páramos,

ha sido la glaciación; el retroceso de los glaciares ha dejado un paisaje de líneas suavizadas como

consecuencia. Los Andes comenzaron a formarse durante el Paleoceno hasta una altura máxima

aproximada de 1000msnm; después, a inicios del Plioceno se elevaron hasta las alturas actuales.

Durante el Plio-Pleistoceno, ocurrió una intensa actividad volcánica, factor que permitió la llegada de

los bosques hasta alturas de aproximadamente 3500msnm. Se estima que los páramos han

experimentado alternancias en su cobertura vegetal entre bosque y la actual vegetación paramuna unas

15 a 20 veces, debido a los cambios climáticos entre los periodos glaciales e interglaciales (Luteyn,

1999).

Los ecosistemas de páramo pueden ser clasificados bajo diferentes perspectivas, por ejemplo

según la flora que esté presente. Sin embargo la definición de bosque de niebla es la más conveniente si

se centra en el estudio de su función hídrica; los bosques de niebla se caracterizan por contar con una

alta permanencia de neblina que combinada con bajas tasas de evapotranspiración produce un balance

neto positivo de agua. La neblina puede ser permanente, frecuente o estacional; ésta produce una

disminución en la radiación recibida en la superficie y en la transpiración de las plantas. La escorrentía

es superior a las contribuciones de la precipitación por la acción del fenómeno de precipitación

horizontal o captación de agua de niebla (IDEAM, 2002).

4.1 Clima

El territorio colombiano se encuentra en la zona intertropical, y por tanto su clima se rige por

las variaciones altimétricas. Se estima que la temperatura disminuye a una tasa de 1°C cada 187 m

aproximadamente, o lo que es lo mismo decir, disminuye 0.53°C cada cien metros. De este modo, se

encuentra la isoterma de 0°C a una altura estimada de 4700msnm. Los pisos térmicos constituyen

ecotonos que representan un continuo vertical en las regiones andinas. Se tienen bosques tropicales

desde los 0 hasta los 1000msnm, seguidos por los bosques tropicales andinos desde los 1000 hasta los

2300msnm. Los bosques tropicales andinos superiores se ubican en una franja que abarca desde los 2300

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hasta los 3200-3900msnm; los bosques alto andinos se ubican entre los 3000-3500 y 3900msnm, los

páramos siguen consecuentemente ocupando alturas entre los 3200-3900 y los límites inferiores de las

nieves perpetuas, aproximadamente a 4700msnm (IDEAM, 2002).

El clima de los páramos, está influenciado adicionalmente por la orografía con mayor presencia

de lluvias en la cara barlovento de la cordillera, y una menor precipitación relativa en la vertiente de

sotavento. Las masas húmedas de aire que llegan desde el Amazonas hacia el norte y el occidente, son

elevadas por la presencia de la cordillera de los Andes y descargan buena parte del agua transportada

en los flancos orientales de la cordillera. Otro factor adicional que afecta la precipitación es la

influencia de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), franja a la que llegan las corrientes de aire

cálido y húmedo provenientes de los cinturones de alta presión ubicados en la región subtropical de los

hemisferios norte y sur (IDEAM, 2002).

La alta radiación solar a la que están expuestos los ecosistemas de alta montaña, en conjunto

con la pérdida rápida de calor debida a que están cubiertos por una atmósfera más delgada, produce el

fenómeno de variación térmica diaria. Se presentan variaciones considerables de temperatura entre la

noche y el día (algunas veces se refiere a esta característica como estacionalidad diaria), en tanto que

la variación térmica anual es despreciable por hallarse en la zona ecuatorial. La media anual de

temperatura es de 10 +- 1°C. Las fluctuaciones diurnas pueden ser del orden de los 20 o 40°C (IDEAM,

2002). Los cambios son bastante rápidos en cualquier día del año, se puede alternar entre neblina, lluvia

y un cielo despejado en periodos relativamente cortos.

La baja temperatura media de los páramos causa que la descomposición de la materia orgánica

se haga de manera lenta. La acumulación de la materia en descomposición hace que los suelos

paramunos tengan un color negro o marrón oscuro, al mismo tiempo que incrementa la capacidad de

retención de agua del mismo, debido a las propiedades de carga eléctrica de las partículas. La materia

orgánica muerta aumenta la capacidad de adsorción y el punto de saturación de los suelos (Balslev y

Luteyn, 1992).

La intercepción del agua atmosférica por parte de las plantas y otras superficies en los páramos,

gracias a las condiciones de alta nubosidad, componen el fenómeno de precipitación horizontal que

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puede llegar a conformar una parte porcentual importante de la precipitación vertical. Este fenómeno

es tanto más relevante en las zonas con un bajo índice de precipitación (Balslev y Luteyn, 1992).

4.2 Suelos

Los suelos de los páramos son poco evolucionados con perfil poco diferenciado en horizontes.

Por otra parte, presenta alto contenido de humus además de bajo contenido de nutrientes.

Entre las características químicas de los suelos se encuentra la marcada acidez, bajo contenido de

fósforo soluble y alto contenido de carbono orgánico.

En términos generales se puede hablar de ciertos tipos dominantes de suelos según el material parental,

como se describe a continuación.

Histosoles: Los suelos orgánicos que comúnmente se encuentran en sitios húmedos como lodazales y

pantanos.

Andisoles: Suelos minerales heredados de cenizas volcánicas, que presentan bajo contenido de bases,

hierro y aluminio. Son moderadamente meteorizados.

Entisoles: Se caracterizan por ser poco desarrollados (ausencia de horizontes) y se encuentran

normalmente cerca a la línea de nieves.

Inceptisoles: Provenientes de materiales sedimentarios y metamórficos.

Mineralógicamente se encuentra que en la fracción de los suelos que provienen de los

materiales piroclásticos existe predominancia de feldespato y vidrio volcánico; en las arenas se

encuentra mayoritariamente cuarzo.

En las partes más altas (superpáramo), se encuentran materiales de grano grueso con alto

porcentaje de rocas y arena. Hay muy baja producción de materia orgánica y por tanto existe baja

formación de suelo y baja capacidad de retención de agua y de cationes intercambiables. Se presentan

fenómenos de movimiento de masas asociados con los ciclos de congelamiento y descongelamiento

(IDEAM, 2002).

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En las partes intermedias (páramo propiamente dicho), los suelos son acídicos con pH entre 3.7

a 5.5 (Luteyn, 1999). Tienen color oscuro, marrón o negro, dada la cantidad de materia orgánica que

contienen. Son húmedos o incluso saturados dada la presencia diaria de niebla y su alta capacidad de

retención de agua.

En las partes más bajas (subpáramo) se tienen suelos de color oscuro con alto contenido de

materia orgánica, alta capacidad de retención de agua y pH moderado. Presentan bajo contenido de

fósforo soluble disponible para las plantas así como de calcio; las concentraciones de nitrógeno y

potasio son relativamente mayores (IDEAM, 2002).

4.3 Vegetación

La vegetación de los páramos puede ser dividida en tres ecotonos (Luteyn, 1999). Esta

clasificación se basa en la gradación de la vegetación (especies y población) con la altura. A la más baja

altura se encuentra el subpáramo, seguido por el páramo y el superpáramo.

Subpáramo

Esta es una zona de transición poblada por arbustos combinados con arboles de bajo tamaño. Esta

vegetación se vuelve más escasa y de menor tamaño cuando la altura aumenta. Es posible afirmar que

muchas veces el subpáramo consiste de vegetación secundaria llegada después de alguna intervención

antrópica, especialmente la tala, quema y el pastoreo (Luteyn, 1999). Las regiones de subpáramo se

conocen también como chaparral o matorral. En esta zona se encuentra la mayor variedad de

angiospermas de vistosos colores.

Plantas con flores. Fuente: Autor

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Ilustración 1 Ilustración 2 Ilustración 3



Páramo

También conocida como frailejonal, ya que es la zona que alberga al genero Espeletia. Está compuesto

por pastos que guardan una buena cantidad de materia orgánica muerta dado que las tasas de

descomposición en las bajas temperaturas promedio de estas zonas generan una acumulación de dicha

necromasa; esto le da a este ambiente una coloración amarillenta. En esta zona dominan los pastizales

altos y bajos con presencia de algunas especies leñosas. Los suelos en esta franja son relativamente

gruesos en comparación con los suelos menos desarrollados de los superpáramos, son suelos con gran

contenido de materia orgánica y por tanto de color negro o marrón. Tienen rangos de pH entre 3.5 a

5.5; son ricos en agua o inclusive pueden estar saturados. Se reconocen los siguientes tipos de

vegetación en los páramos.

• Frailejonales

La zona con presencia de frailejones recibe esta clasificación. Se encuentra Espeletia

argentea con hojas de coloración platedada, Espeletia grandiflora con sus características

flores amarillas, Espeletia uribei de gran estatura, Espeletia hartwegiana de porte más

robusto, entre otras.

FrailejonalesFuente:Izquierda y centro: Autor; derecha:Parques Nacionales de Colombia.

• Pajonales

Corresponden a las coberturas herbáceas que se encuentran generalmente por encima de los

3000 msnm (IDEAM, 2002). Están conformados por diferentes especies de gramíneas que

pueden alcanzar alturas de 60 cm. Se encuentra la “paja de páramo”, Calamagrostis effusa,

y otras gramíneas pertenecientes a Agrostis sp. y Festuca sp.

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Ilustración 5 Ilustración 6. Ilustración 4



• Pastizales

Poblado por diversas especies de gramíneas, tanto naturales como traídas por el hombre

para fines de pastoreo. Se diferencian de los pajonales por la mayor diversidad y por el

hecho de ser una región intervenida.

• Puyales. Poblaciones de bromeliáceas arrosetadas que presentan aguijones en los bordes de

las hojas.

• Turberas. Corresponden a las zonas de cuerpos de agua o en proceso de colmatación,

presentan aspecto pantanoso. Se encuentran musgos (Sphagnum sp.) y pequeñas plantas

arrosetadas que pertenecen a Plantago sp.. (IDEAM, p. 214)

• Chuscales. Comunidades compuestas por gramíneas agregadas con tallo lignificado y hueco.

• Chitales. Conjuntos de arbustos de hasta 3 m de altura, generalmente pertenecientes a

Hypericum sp..

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Ilustración 7. PuyalesFuente: Parques Nacionales de Colombia.

Ilustración 8. TurberasFuente: Autor



• Uverales. Conformados por grupos de ericáceas.

Superpáramo

Esta zona corresponde a las mayores elevaciones. Los suelos son muy delgados con fuerte presencia de

rocas y arena. Estas regiones soportan muy poca vegetación y por tanto no hay materia que se

descomponga y forme los suelos. La poca vegetación existente, corresponde a rosetas de plantas

aisladas, prados y herbazales de baja estatura que se pueden encontrar aislados o en agregaciones. Los

superpáramos tienen muy poca capacidad de retención de agua, debido a la delgada cobertura edáfica;

allí se presentan condiciones extremas de vientos, precipitación y temperatura.

4.3.1 Adaptaciones

Las condiciones climáticas particulares de las zonas de páramos, en especial la estacionalidad

diaria, es determinante de los comportamientos fisiológicos y adaptativos por parte de las especies de

fauna y flora que los hacen muy particulares, pero al mismo tiempo muy susceptibles a las condiciones

climáticas y medio ambientales (IDEAM,2002). La vegetación de los páramos ha desarrollado

adaptaciones para enfrentar las características físicas de estas regiones (Luteyn, 1992). Los principales

factores estresantes son:

• Altura. La baja presión atmosférica produce un decremento en en contenido de gases como O2 y CO2

en el aire.

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Ilustración 9. SuperpáramoFuente: Parques Nacionales de Colombia.



• Elevada radiación ultravioleta debido a que la atmósfera es más delgada y por tanto menos capaz de

absorber este tipo de radiación dañina para la vida.

• Temperaturas bajas. Las plantas desarrollan adaptaciones para evitar o soportar el congelamiento

que ocurre durante las noches. En los páramos la tasa de cambio de la temperatura en la sombra

decrece con la altura (6°C/100m); mientras que la tasa de cambio de la temperatura al sol con

respecto a la altura es positiva, de nuevo debido a la menor capacidad de la atmósfera de absorber

la radiación solar.

• Fuertes vientos que aceleran la desecación.

• Alta acidez del suelo y elevada presión osmótica que dificultan la absorción de agua por parte de las

plantas.

• Rápidos cambios en la temperatura que ocasionan transferencia rápida de calor entre los organismos

y el ambiente.

Las adaptaciones de algunas plantas como la Braba chionophila incluyen la tolerancia al

congelamiento, el daño solamente ocurre cuando se congela el agua extracelular; en otros casos se

presenta supercongelamiento, una adaptación según la cual el agua en las plantas se congela a una

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Ilustración 10. Estructuras de Crecimiento.Fuente: Physiological Ecology of Tropical Plants.



temperatura ligeramente menor que el punto de congelación en el ambiente . El aislamiento térmico

por medio de la pubescencia (presencia de pelos en las hojas) es efectivo tanto contra el congelamiento

como para retrasar la transpiración. La producción de sustancias mucilaginosas por parte de las bases de

las hojas, protege los nodos del tallo del congelamiento. Los movimientos nocturnos de las hojas

ocurren cuando éstas se cierran para proteger los nodos durante las bajas temperaturas que se registran

en esas horas; la acumulación de necromasa alrededor de los tallos también tiene el efecto de

aislamiento térmico (Ilustración 11). La formación de tallos altos, protegen los nodos de crecimiento de

las menores temperaturas que ocurren al nivel del suelo.

La estructura de crecimiento de bulbo permite el almacenamiento de agua para que en los

momentos en donde la radiación es propicia para llevar a cabo la fotosíntesis, no se cierren los estomas

para evitar las pérdidas excesivas de agua ya que frecuentemente en los momentos de mayor radiación

se produce un decremento en el contenido de humedad. De acuerdo con algunos autores (Meinzer y

Goldstein, 1885), la pubescencia foliar que se tiene para producir un aislamiento térmico no incrementa

sino que disminuye la tasa de transpiración.

La alta capacidad de retención de agua permite amortiguar el estrés hídrico que se puede

presentar cuando el agua del suelo esta por debajo del punto de congelamiento. En general las plantas

de páramo presentan tallos gruesos.

Algunas especies tienen el bulbo, raíz, tubérculo o rizoma enterrado lo cual las protege en

eventos extremos de congelación y fuego. Los arbustos enanos o postrados se ramifican horizontalmente

muy cerca del suelo, o bien tienen gran parte de su sistema enterrado (Ilustración 10).

Las hojas gruesas son una característica común a varias especies.Esta adaptación las

protege de la desecación pero también permite que los tejidos internos mantengan una temperatura

más favorable que la exterior. La acumulación de necromasa es común en las Espeletia para la

regulación térmica. Esta característica le sirve a las plantas cojines además como depósito de agua.

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La estructura cojín es formada por diferentes especies; consisten en una

formación hemisférica resultante de la radiación de numerosas ramas a

partir del nodo de crecimiento. Al final de cada una de estas ramas se

encuentra una roseta de hojas, las cuales son las únicas verdes y vivas de

toda la planta. En el interior de la estructura de cojín se acumulan hojas

muertas, humus, suelo, polvo y agua; todo para proteger a la planta contra

la desecación y la depredación, además de proveer un reservorio de agua y

nutrientes. Las plantas cojín se encuentran más probablemente en las zonas

húmedas.

Con el aumento de la altura, ocurre generalmente un cambio en la

estructura de crecimiento de la vegetación. La estatura de la planta y el

tamaño de las hojas disminuye; las hojas tienden a volverse más gruesas y adquieren una capa cerosa

que las protege de la secación. Esta adaptación es conocida como xeromorfismo y ocurre

predominantemente en las regiones desérticas.

4.4 Funciones

El páramo cumple funciones de captación, almacenamiento y regulación del sistema hidrológico.

Estos ecosistemas actúan como una esponja en donde el agua es reciclada constantemente hacia las

regiones de menor elevación; esto es especialmente importante en las estaciones secas. Los bosques de

niebla que se encuentran en pendientes muy pronunciadas protegen la cuenca al almacenar en el suelo

el agua de precipitación, de modo que la escorrentía es amortiguada en el tiempo, manteniendo

caudales más estables y del mismo modo evitando eventos torrenciales e inundaciones. Stadtmüller

(1987), propone el rol adicional de estos ecosistemas de alta montaña de captar agua como

precipitación horizontal, añadiendo una entrada al balance hídrico. La evaporación y evapotranspiración

son menores, y cerca al límite de los bosques se forma una zona de condensación en la que el fenómeno

de niebla es frecuente (ver ilustraciones 12 y 13); esta entrada adicional de agua mediante precipitación

horizontal puede contribuir a la formación de los caudales de manera significativa con respecto a la

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Ilustración 11Acumulación denecromasa. Fuente: Autor



entrada por lluvia, dependiendo de la magnitud de esta última, ya que la precipitación horizontal puede

cobrar mayor relevancia en los periodos de menor precipitación.

La evolución de las especies con las adaptaciones especiales que las protegen de la desecación,

el congelamiento y la alta radiación, tienen un potencial de contribuir a la investigación en agricultura.

Se ha notado que los páramos son ecosistemas muy sensibles y por tanto pueden servir como

laboratorio en estudios ambientales o biológicos, cuando se quiera estudiar la respuesta del sistema

frente a algún fenómeno o bien estudiar las distribución y adaptación de las especies (Luteyn, 1999).

Los páramos son ecosistemas que constituyen islas biogeográficas en las que se presenta

endemismo de especies. En los páramos colombianos se encuentran 23 géneros endémicos (Luteyn,

1999) que pueden contribuir a la investigación de los procesos evolucionarios como la evolución

convergente, la especiación patrilocal, la migración y las adaptaciones de especies de otras zonas.

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Ilustración 12 Fenómeno deniebla. Fuente: Autor

Ilustración 13



5. DEFINICIÓN DE LA PROBLEMÁTICA

5.1 Proceso de ocupación de los páramos

Existen diferentes teorías sobre la intensidad de la influencia humana sobre la transformación y

la formación misma de los páramos. Se ha sugerido que estos ecosistemas han sido transformados a

partir de bosques nativos en lo que son ahora, mediante procesos de origen antrópico que han recibido

conjuntamente el nombre de paramización. Según esta teoría, los bosques bajos, pastizales y arbustales

que dominan los páramos en la actualidad son el resultado de la influencia del hombre con sus

actividades económicas, en particular la quema para obtener pastos para la ganadería. Otros

investigadores (Van der Hammen y Cleef, 1986; Lauer, 1981; Troll, 1959; Walter y Medina, 1969 citados

en Luteyn, 1999), sostienen que las formas de vida de los páramos han existido siempre,

experimentando contracciones y expansiones según los cambios climáticos globales. Horn y Sanford

(1992, citado en Luteyn 1999), concluyen a partir de análisis de polen de los sedimentos de páramos

costarricences, correlacionados con eventos históricos de fuego, que las comunidades de páramo han

sido fundamentalmente las mismas desde la deglaciación; es decir que son formas de vida nativas y no

transformadas a partir de bosques.

En la época prehispánica, los páramos colombianos eran lugares de paso para los indígenas que

incorporaban sus recursos y sus paisajes en su visión cosmológica; los páramos constituían

primordialmente lugares sagrados aunque también eran utilizados como sitios de paso o lugares de

almacenamiento de sus productos aprovechando las menores tasas de descomposición (Reichel

Dolmatoff, 1982 citado en Luteyn, 1999).

Los primeros colonizadores introdujeron nuevas especies vegetales y animales. Entre las

especies vegetales que se cultivaron en las tierras altas se encuentran el trigo, cebada, fríjoles,

lentejas, alverjas, zanahorias, rábanos, cebolla y ajo, las cuales se sumaron a especies nativas como la

papa. Del mismo modo se introdujeron los animales que empezaron a pastar en estas áreas y por tanto

se empezó a implementar la práctica de la quema. A partir de este periodo, la extensión de la

influencia humana sobre los páramos, ha sido función del crecimiento de la población y de la

consecuente necesidad de colonizar nuevas áreas para las actividades agropecuarias.

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5.2 Amenazas a los ecosistemas de páramo

Schetter et al. (1976), concluyeron que la vegetación natural de páramo retiene hasta 12 veces

más agua que una comunidad alterada. Cañadas Cruz (1983) demostró que la retención de agua en el

suelo puede ser hasta de 200% del peso seco.

La intrusión de las fronteras agrícolas mediante la quema y la tala, traen diferentes

consecuencias. La primera de ellas es la desecación de pantanos y turberas, disminuyendo la capacidad

de retención de agua y acelerando los procesos de erosión eólica y solifluxión. Consecuentemente, los

sedimentos liberados, alteran la calidad del agua producida en los páramos, naturalmente de excelentes

propiedades. Otra consecuencia es el remplazo de las especies vegetales por otras que son

artificialmente plantadas o que llegan por sucesión. La disminución de la capa de suelo, altera los

microhábitats y por ende, los ciclos de nutrientes que mantienen el equilibrio del sistema.

Hofstede (1995) demostró los resultados de las prácticas de pastoreo y quema en la

disponibilidad de nutrientes en el suelo. La quema produce una descomposición rápida de la materia

orgánica (viva y muerta) que se encuentra en la zona y por tanto ocurre la mineralización, y los

nutrientes quedan inmediatamente disponibles para la toma por parte de las plantas. La quema busca

reemplazar los pastos secos característicos de los páramos por otros más beneficiosos para los animales,

los suelos son rápidamente desprovistos de los nutrientes, el nitrógeno es lavado, el fósforo queda

inmovilizado en el nuevo sumidero que constituyen los animales, el sulfuro es volatilizado. En términos

generales las prácticas de quema producen una disponibilidad inmediata de nutrientes para las plantas a

partir de la necromasa que se había acumulado a lo largo del tiempo, pero en el largo plazo el suelo

queda pobre de nutrientes con la consecuente producción de plantas menos sustanciosas para el

ganado. El ciclaje de los nutrientes en estas zonas de todos modos continúa siendo mucho más lento que

para las zonas más bajas en donde las tasas de crecimiento y descomposición permiten una permanente

reposición de los nutrientes del suelo.

El fuego, sin embargo, pudo haber sido un elemento participante en la formación de las

comunidades de páramo, pero el mensaje es que la ganadería no es sostenible en estos sistemas dada

la baja productividad primaria debida a las bajas temperaturas.

20



La concentración generalizada de la propiedad de la tierra en el territorio colombiano, trae

como consecuencia el desplazamiento de frentes de colonización que avanzan hacia las regiones menos

fértiles imponiéndoles una mayor presión en cuanto a su productividad; del mismo modo la división de

los minifundios que se reparten sucesivamente en las nuevas generaciones imponen un factor de tensión

adicional. Sin embargo, según un estudio presentado en IDEAM, 2002, la región correspondiente a la

jurisdicción de la CAR (Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca) presenta una mayor

proporción de las tierras como predios mayores a 20Ha., un 85% de las áreas de páramo en

Cundinamarca pertenecen a propiedades de más de 20Ha., lo cual implica una situación diferente del

manejo de la tierra.

El pastoreo causa la compactación del suelo, lo que representa una disminución en su capacidad

de campo que es irreversible. Este cambio en la morfología del suelo, altera sus propiedades

hidráulicas, además de causar anoxia en la capa húmica. El sobrepastoreo puede tener como

consecuencia la pérdida de la capa vegetal, con la subsecuente pérdida de suelo. Un estudio realizado

en Colombia por Hofstede en 1995, concluye que incluso una concentración moderada de ganado en un

ecosistema de páramo, causa una reducción de la biomasa y del rendimiento hídrico, efecto que se

incrementa cuando se practica la quema. La concentración de ganado se presenta en la práctica ya que

este tiende a agruparse en los sitios que ofrecen mejor forraje, además, dada la baja oferta nutricional

de las pajas presentes en los páramos, la quema es un procedimiento común ya que de este modo se

obtienen retoños con mayor contenido de nutrientes en el corto plazo. La quema permite

adicionalmente la colonización de especies más bajas (pastos), que tienen menor capacidad de

intercepción del agua atmosférica o de captar agua de precipitación vertical como rainthrough.

El cambio climático global debido al aumento en las concentraciones de gases de efecto

invernadero, puede también tener un impacto en la conformación de los ecosistemas en los gradientes

altitudinales. Las líneas que dividen los pisos térmicos pueden ser desplazadas hacia alturas mayores

como consecuencia de un aumento de la temperatura media en escala global; esto implicaría un

retroceso de las fronteras de los ecosistemas alto-andinos y por tanto una disminución en su área total

(IDEAM, 2002). Dicho aumento en la temperatura promedio, permitiría la progresiva elevación de las

fronteras agrícolas ya que las tierras se volverían más propicias para esta práctica.

21



La deforestación para el aprovechamiento de los bienes maderables en una amenaza adicional,

esta es utilizada principalmente como leña por los habitantes locales o como material de construcción.

Por otra parte en ciertos páramos se presentan actividades mineras que incluyen la práctica del

descapote, esto tiene un impacto claro en su función de regulación hídrica además de producir

potencialmente inestabilidad de taludes y sedimentación en cauces.

Los monocultivos de papa se extienden en toda la cadena montañosa andina colombiana. Estos

cultivos pueden encontrarse en asociación con diferentes legumbres o en rotación con pastos. Otros

productos que se pueden encontrar son la cebolla larga, el ajo, el uyuco, las hibias y las cubias (IDEAM,

2002). El sistema de monocultivo exige la utilización de grandes cantidades de suplementos de

nutrientes, además de plaguicidas dada la uniformidad genética y fisiologica de la plantación. El uso de

estimulantes del crecimiento se incrementa por el factor de la baja temperatura en las altas cotas; se

estima que en zonas por encima de los 3000msnm, un bulto de semillas produce cerca de 12 bultos de

papa frente a 17-30 bultos que se producirían en ambientes más favorables. Adicionalmente se tiene un

periodo más extendido desde la siembra hasta la cosecha.

5.3 La precipitación horizontal

La precipitación horizontal se refiere a la transferencia de agua desde la atmósfera hacia el

suelo por medio de la condensación de contacto o por el contacto con gotas minúsculas (0.01-0.03mm)

de agua que se encuentran en la atmósfera y que forman gotas mayores al entrar en contacto con las

superficies de la vegetación. La cantidad de precipitación horizontal depende de factores de la

vegetación (Bruijnzeel y Proctor, 1994): altura, estructura, biomasa y ciertas características físicas de

las hojas y de los epifitos ; también depende de factores climáticos como el contenido de humedad, el

tamaño de las gotas, características del viento y la duración de estos eventos. El proceso de

precipitación horizontal permite a las plantas proveerse de suficiente agua para compensar las

limitaciones que experimentan en los suelos paramunos; estos suelos son ácidos a punto de impedir una

eficiente absorción radicular del agua por el proceso de ósmosis inversa (IDEAM, 2002), conformando el

fenómeno conocido como “desierto fisiológico”, según el cual los organismos vegetales se encuentran

en condiciones apropiadas de humedad pero sin tener la capacidad de aprovecharla por las

22



características químicas de este agua. Los pelos y felpas de las plantas atrapan las gotas de rocío de las

nubes que pasan, las plantas cojín tienen una elevadísisma relación de superficie-volumen, lo que les

permite aumentar el área de contacto con la atmósfera y por tanto la capacidad de atrapamiento y

retención de agua; los suelos por su parte, también conforman una apropiada estructura de

almacenamiento de agua dado el alto contenido de materia húmica y en muchos casos la presencia de

cenizas volcánicas, materiales que permiten retener el agua mediante procesos eléctricos de superficie.

La precipitación horizontal es variable, se ha medido mediante colectores de neblina que puede

ser cualquier estructura con una proporción grande de superficie/volumen como por ejemplo mallas,

cables o pantallas. Frecuentemente se expresa como porcentaje de la precipitación vertical.

La interpretación sin embargo es problemática, ya que no se utiliza un atrapador de niebla

estándar y las mediciones no siguen un método unificado en cuanto a la duración del ensayo o el

registro detallado de las condiciones climáticas en el momento de hacer la medición.

Si la precipitación horizontal se toma como porcentaje de la precipitación vertical, los

resultados pueden ser sorprendentes y se comprende la importancia relativa de esta entrada de agua al

sistema durante las épocas de sequía. En una medición en Hawaii (Juvik y Nullet, 1994), se encontró que

la precipitación horizontal constituía un 406% de la precipitación vertical. Adicionalmente se puede

decir que este tipo de precipitación es importante en la cara sotavento de las montañas en donde la

precipitación vertical es reducida; esta puede ser la razón de la ocurrencia de bosques verdes en la

cercanía de zonas muy secas por la baja precipitación.

Se puede afirmar que la precipitación horizontal es independiente de la vertical, más bien se

relaciona con las características climáticas como son la humedad, la temperatura y el régimen de

viento. La precipitación horizontal expresada como porcentaje de la precipitación vertical puede ser un

indicador de dudosa calidad sobre todo si se ha tomado como estudio un periodo de tiempo de solo

algunos meses o unos pocos años, y sobretodo, si se encuentra una relación, esta no se puede extrapolar

a otros espacios.

23



5.4 Manejo de los Ecosistemas de Páramo. Marco jurídico colombiano.

En la actualidad no existe una política o legislación unificada con respecto al manejo integrado

de los ecosistemas de páramos. Existen sin embargo, emprendimientos para recopilar conocimiento

sobre estos ecosistemas y su respuesta frente a las intervenciones y usos que se hacen de los recursos

que contienen. Por otra parte existen diferentes tipos de normatividad que tocan al menos

tangencialmente el tema de páramos, como son los textos sobre áreas y especies protegidas, los planes

de ordenamiento territorial etc.

El Instituto de Investigaciones Biológicas Alexander von Humbolt, adelanta en la actualidad el

Proyecto Páramo Andino que pretende en sus diferentes temarios realizar un estudio de las políticas

sociales, económicas y ambientales que tienen potencialmente un impacto sobre los páramos y a partir

de éstas, explorar alternativas para su conservación. Otro objetivo de esta iniciativa es realizar

proyectos piloto en diferentes ubicaciones con el fin de caracterizar la situación del páramo,

implementar planes de manejo de tierras y medir la respuesta del sistema. La fase de capacitación y

sensibilización ambiental del mismo proyecto tiene como finalidad difundir información entre los

actores que tienen un efecto en los páramos y el público en general, para que las acciones de

conservación sean más efectivas. Por último, se adelanta una fase de investigación para estudiar los

efectos del cambio del uso de la tierra sobre la biodiversidad y los bienes y servicios ambientales que

ofrecen los páramos; en esta misma fase se busca desarrollar indicadores y protocolos para la

elaboración de la linea base (estado actual) y el monitoreo. Este es un proyecto que se encuentra en la

fase de diseño y cuya implementación se espera cumplir a lo largo de 5 años.

El programa para el manejo sostenible y restauración de ecosistemas de alta montaña

colombiana: PÁRAMOS, del Ministerio del Medio Ambiente formulado en el año 2001, pretende orientar

las acciones de los agentes del sector público, privado, la academia, los grupos de interés y la

comunidad en general sobre los principios generales de la gestión ambiental de los ecosistemas de

páramo. Esta política constituye una primera aproximación al manejo de los páramos como ecosistemas

especiales que merecen una categoría diferente a las tradicionales como son las zonas de reserva.

24



Dentro de los objetivos de la política PÁRAMOS, se tiene el de generar conocimiento a través de

la investigación en cuanto a la estructura, función, modos de recuperación, el manejo ambiental y

aprovechamiento sostenible de los bienes del páramo. De igual modo se desea iniciar el desarrollo de

una normatividad específica en este tema.

En la Conferencia de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y el Desarrollo, también

conocida como cumbre de Río, se logró incluir un capítulo concerniente al manejo de los ecosistemas de

montaña: “Ordenación de ecosistemas frágiles: desarrollo sostenible de las zonas de montaña”. De este

modo se consolida este tema como asunto de gran importancia, al mismo nivel del cambio climático, la

deforestación y la desertificación.

En la actualidad se tiende a diseñar planes y estrategias basadas en el concepto ecosistémico,

en oposición al comúnmente utilizado anteriormente de recurso (agua, aire, suelo). La aproximación

ecosistémica reconoce la interacción que se da entre los factores bióticos y abióticos en el

funcionamiento de los sistemas; implica la interdependencia de los recursos con los seres vivos y

relaciona la calidad del ambiente con la estabilidad del sistema. Por esto el interés de estudiar más

profundamente la estructura y el comportamiento de los páramos; sin embargo como se ha expuesto

anteriormente, el tema se encuentra en una fase inicial de recopilación de información y no se cuenta

aún con una legislación especifica, unicamente con políticas que buscan orientar las acciones de los

diferentes agentes.

A continuación se hace un recuento de las disposiciones legales que en Colombia pueden tener relación

con la conservación y el manejo de los páramos, basado en lo encontrado en IDEAM, 2002 y en el Marco

Jurídico del Derecho Ambiental en Colombia (Minambiente y Cámara de Comercio de Bogotá, 1996).

• La ley 99 de 1993 consignó que las zonas de páramos, subpáramos nacimientos de agua y zonas de

recarga de acuíferos deben ser tratadas como zonas de protección especial. Además se hizo énfasis

en la conservación de la biodiversidad por ser esta patrimonio nacional y de interés para la

humanidad.

25



En la legislación ambiental colombiana, la denominación general de Áreas de Manejo Especial,

corresponde a las zonas que se delimitan para “administración, manejo y protección del ambiente y de

los recursos naturales renovables”, cuya creación debe responder a objetivos determinados y se debe

basar en estudios ecológicos y económico-sociales (CRN, Art 308 y 309). En esta categoría marco se

encuentran otras subcategorías, a decir, Sistema de Parques Nacionales Naturales, Distrito de Manejo

Integrado, Área de Recreación, Distrito de Conservación de Suelos y Cuenca de Ordenación. Cada una de

estas tiene un régimen legal asociado y representan diferentes niveles de restricción. De estas figuras

las más utilizadas según IDEAM, 2002. son la de Parques Nacionales Naturales y la de Distritos de Manejo

Integrado; las demás han sido utilizadas de modo muy esporádico o no han sido utilizadas, por lo que no

constituyen instrumentos cuya efectividad se pueda analizar.

• Legislación de áreas protegidas. En la ley 2 de 1959, se declaró que todas las zonas nevadas y sus

alrededores debían ser áreas protegidas al entrar a pertenecer al sistema de “Parques Nacionales

Naturales”. En lo consiguiente se han declarado algunas zonas de páramo bajo esta denominación.

• Las Reservas Forestales son establecidas en el título de bosques del Código de Recursos Naturales

Renovables, como zonas de propiedad pública o privada que se destinan exclusivamente al

establecimiento o mantenimiento y utilización racional de áreas forestales. Dichas reservas pueden

tener la función de ser áreas protectoras de los recursos; algunas se han establecido con el propósito

de conservar áreas de páramo. Se debe anotar que la figura de reserva forestal no cuenta con un

reglamento marco en el que se describa aspectos sobre su administración, no cuentan con personal

de vigilancia y en general no se lleva a cabo un manejo específico en estas áreas, por lo que hasta el

momento no son una herramienta de conservación eficiente.

• Territorios fáunicos. Establecidos en el título fauna del Código de Recursos Naturales renovables

como las zonas que deben establecerse con fines de conservación, investigación y manejo de la

fauna silvestre.

• Paisajes protegidos. En el decreto 1715 de 1978 se reglamentan restricciones sobre la alteración de

los elementos naturales que constituyen el paisaje a proteger.

• Parques Naturales Regionales. Bajo esta figura de la ley 99 de 1993, las Corporaciones Autónomas

Regionales pueden definir zonas de parques naturales en su jurisdicción y desarrollar la normatividad

para su manejo.

26



• Los municipios tienen jurisdicción para establecer reglas sobre el manejo de áreas de interés

ecológico en su territorio por una disposición de la ley 99 de 1993. Pueden establecer figuras de

conservación diferentes a las nacionales y regionales.

• Las Reservas Naturales de la Sociedad Civil son las áreas privadas destinadas voluntariamente por sus

dueños a fines de conservación.

• El artículo 61 de la ley 99 de 1993, establece la Sabana de Bogotá, sus páramos, aguas, valles

aledaños, cerros circundantes y sistemas montañosos, como de interés ecológico nacional, cuya

destinación prioritaria será la agropecuaria y forestal. Paradojicamente en esta lista se incluyen los

páramos, y se sabe que tanto el uso agrícola como el forestal no son adecuados o posibles en estos

ecosistemas. Esta norma se debe interpretar, sin embargo, como una restricción al uso industrial,

urbano o minero en estas zonas de interés.

• Adquisición de ecosistemas estratégicos para su protección. La ley 99 de 1993 ordena a las

Corporaciones Autónomas Regionales que con el apoyo de los entes territoriales, establezcan planes

de cofinanciación para adquirir zonas de interés ecológico.

• El decreto 1541 de 1978, otorga a la autoridad ambiental la capacidad de declarar Reservas de Aguas

para establecer áreas de manejo especial, fijar programas de restauración, conservación o

preservación de la calidad del agua, su caudal, sus cauces, lechos, playas o del ambiente del que

forman parte. Una reserva de aguas implica la restricción al otorgamiento de concesiones o permisos

para la extracción, o bien, puede tratarse de la restricción de ciertas actividades en las zonas

aledañas a estas, como puede ser el vertimiento de aguas negras, el uso de fertilizantes, la

ganadería etc.

En lo que respecta a los suelos y el uso del suelo, el Código de los Recursos Naturales, establece

que los suelos son un recurso sujeto a sus disposiciones, sin embargo el tema no se desarrolló en lo

legislativo dejando esta tarea a otras normas como las agrarias, las de reforma urbana y las de

ordenamiento territorial. El código determinó que los suelos deben ser usados de acuerdo con sus

condiciones, y que su clasificación y uso potencial debe fijarse con base en estudios de los factores

físicos, ecológicos y socioeconómicos del territorio; analogamente deben aplicarse sistemas de manejo

que prevengan la degradación, pérdida, y que logren la recuperación o conservación. La reglamentación

en el código permite a la autoridad ambiental restringir el uso inadecuado de los suelos, no obstante, en

el caso de las actividades sobre los suelos no se exigen permisos ambientales.

27



• En el artículo 181 se establece que la autoridad debe velar para prevenir y controlar fenómenos de

erosión, degradación, salinización o revenimiento; puede intervenir en los terrenos de propiedad

privada cuando se presenten estos casos y debe adoptar medidas de recuperación y conservación.

• En el artículo 184 se determina que la autoridad debe establecer cuáles áreas deben permanecer

bajo cobertura vegetal y cuáles son las prácticas de cultivo o conservación a las que deben sujetarse,

en base a las características físicas y topográficas de cada región.

La ley 388 de 1997 establece que el ordenamiento territorial es una función pública que tiene

entre sus fines “atender los procesos de cambio de uso de suelo, procurando su utilización racional en

armonía con la función social y ecológica de la propiedad y propendiendo por el desarrollo sostenible,

por el mejoramiento de la calidad de vida de la población y por la preservación del patrimonio natural”.

Es responsabilidad de los municipios fijar los esquemas de ordenamiento territorial en su jurisdicción,

para lo que deben clasificar los suelos en urbanos, rurales y de expansión; localizar las áreas críticas

para la prevención de desastres y las áreas con fines de recuperación y conservación paisajística; e

identificar y caracterizar los ecosistemas de relevancia ambiental del municipio para su protección y

manejo adecuado.

Entre las áreas de manejo especial mencionadas al inicio de esta sección se destaca la de

Parques Nacionales Naturales por ser al mismo tiempo la más utilizada y la más desarrollada en cuanto a

su reglamentación. Existen sin embargo, otras figuras que podrían ser de utilidad para el interés de este

estudio. En los artículos 310 y 311 del Código de los Recursos Naturales, se definen los distritos de

manejo integrado y las áreas de recreación. Estas figuras deben constituir modelos de aprovechamiento

racional basados en un estudio de los factores ambientales y socio-económicos, en los que se permiten

actividades económicas, investigativas, educativas y recreativas controladas.

En los artículos 316 al 323 del CRN, se reglamentan los principios de las cuencas hidrográficas en

ordenación. Mediante estas disposiciones, se permite a la autoridad declarar una cuenca en este estatus

cuando así lo indiquen las condiciones ecológicas, económicas y sociales. El plan de ordenación incluye

la planeación del uso del suelo, las aguas, la flora y la fauna, la ejecución de obras y tratamientos. Los

planes se plantearán a partir de consultas a los usuarios de los recursos de la zona y los costos se

distribuirán de acuerdo al nivel de beneficios que cada uno obtenga.

28



Los distritos de conservación de suelos se definen el los artículos 324 al 326 del CRN. El objetivo

de este tipo de manejo especial es someter una zona degradada, alterada o vulnerable a planes de

manejo y rehabilitación, dadas las condiciones físicas y climáticas del área. Además se consideran las

utilidades que se pueden derivar de ella. La administración tiene la función de determinar las áreas bajo

esta figura de protección y reglamentar los planes de manejo.

Es posible concluir que a pesar que las intenciones de conservación están consignadas como

instrumentos definidos en la legislación colombiana, las regulaciones para la creación y aplicación de

dichas estrategias se encuentran en las primeras etapas de su desarrollo. El sistema nacional de áreas

protegidas (SINAP) se está fortaleciendo mediante la realización de tareas como la evaluación de la red

existente de áreas protegidas, el desarrollo de una legislación que aterrice el establecimiento y la

gestión de las zonas, y la creación de indicadores para apoyar la gestión, entre otros. Según el Reporte

Temático sobre las Áreas Protegidas, creado por el Ministerio del Medio Ambiente en 2003, este proceso

es frenado por deficiencias institucionales y financieras. Por la falta de definición de metas concretas

en conservación, falta de coordinación interinstitucional, deficiencias técnicas y administrativas,

dificultades para integrarse a los planes de desarrollo regional y nacional, etc.

6. MODELO DE HIDROLOGÍA DE PÁRAMOS

Se quiere trabajar a partir del modelo desarrollado por Navarrete (2004), el cual constituye un

modelo compuesto que incluye un modelo de precipitación horizontal diseñado por Navarrete, que se

incorpora al modelo AvSWAT, una herramienta ampliamente utilizada para predecir el impacto de las

prácticas de manejo del suelo en la respuesta de los sistemas.

El modelo de precipitación horizontal está implementado en Excel en forma de Macros, mientras

que el programa AvSWAT, proporciona una interfase que incorpora el modelo SWAT en el SIG ArcView. El

modelo de la cuenca de estudio fue implementado en este programa por Navarrete (2004).

29



6.1 Descripción del modelo AvSWAT

El estudio se realizó implementando el modelo SWAT, Soil and Water Assessment Tool

desarrollado por el Dr. Jeff Arnold para el Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de

Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Este modelo fue creado para predecir el impacto de las

prácticas de manejo de la tierra en el agua, la producción de sedimentos y contaminación por

fertilizantes en cuencas que pueden tener en su interior diferentes tipos de suelo y prácticas de uso del

suelo.

SWAT es un modelo físicamente basado, las relaciones entre los datos de entrada y de salida son

ecuaciones físicas. Este modelo necesita información hidroclimatológica específica, al igual que

información sobre el suelo, la topografía, la cobertura vegetal y las prácticas de manejo del suelo. Sin

embargo, AvSWAT cuenta con una herramienta capaz de generar series hidroclimatológicas. Algunas

ventajas de esto es que se pueden modelar cuencas sobre las que no se tenga información y se puede

predecir el impacto separado de los cambios en las variables ambientales como la vegetación, las

prácticas de manejo de la tierra o cambios en el clima.

El modelo es eficiente computacionalmente, es capaz de realizar simulaciones muy rápidamente

en un computador personal estándar. Además es de libre distribución; puede ser descargado

gratuitamente en http://www.brc.tamus.edu/swat.

Este modelo funciona para predecir impactos a mediano y largo plazo, puede simular respuestas

en el espacio de varios años o décadas, pero no está diseñado para simular eventos instantáneos.

La información de entrada para cada subcuenca es organizada en diferentes categorías, a saber,

clima, HRUs, reservorios, acuíferos y canal principal. Todos los procesos que se modelan en SWAT, están

dirigidos por el balance de agua que puede ser definido por dos fases: la fase terrestre que está definida

por la ecuación de balance de agua que se muestra en seguida y, la fase de ruteo del ciclo hidrológico

que está definida por el movimiento de las masas de agua a través de la red hidrográfica. La ecuación

de balance de agua que rige la fase terrestre es como sigue:

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SWt : Contenido final de agua en el suelo [mm H2O], t es el tiempo [días].SWO : Contenido inicial de agua el día i [mm]Rday : Precipitación en el día i [mm H2O].Qsurf : Flujo superficial en el día i [mm H2O].Ea : Evapotranspiración en el día i [mm H2O].wseep : Percolación en el día i [mm H2O].Qgw : Recarga de acuífero en el día i [mm H2O].

En este estudio se implementará la versión AvSWAT2000 que es una interfase que utiliza el SIG

(Sistema de Información Geográfica) ArcView como plataforma. El montaje del modelo utilizado fue

realizado por Navarrete (2004). Para esta tarea se debió contar con el mapa digital de elevación DEM, a

partir del cual se delineó la cuenca y la red hidrográfica. En el modelo se debieron definir subcuencas

que están fijas y referenciadas geográficamente, estas se relacionan entre sí a traves de la red

hidrográfica, cada subcuenca cuenta con un canal tributario y un canal principal que a su vez aporta al

otro canal. Otra categoría importante que utiliza el modelo es la de Unidad de Respuesta Hidrológica

(HRU son sus siglas en inglés); la característica de esta categoría es que puede tener asociado un tipo de

suelo y de uso de suelo, de este modo en una subcuenca se pueden modelar diferentes tipos de

rendimiento hidrológico a partir de las diferentes características físicas distribuidas espacialmente

dentro de la subcuenca. Por otra parte las HRUs no están relacionadas entre sí sino que son utilizadas

para calcular los productos de cada unidad (escorrentía, sedimentos, carga contaminante), los cuales

son sumados posteriormente para formar el producto final de la subcuenca.

31



Las variables climáticas requeridas por SWAT son la precipitación diaria, la temperatura mínima

y máxima, la radiación solar, la velocidad del viento y la humedad relativa. Estas variables pueden ser

introducidas como series temporales registradas o pueden ser generadas a partir de medias mensuales.

El modelo calcula la temperatura del suelo a partir de la temperatura en superficie, la

temperatura media anual del aire y la profundidad del suelo a la que la temperatura del suelo no

cambia debido a las variaciones climáticas; la temperatura del suelo influencia el movimiento del agua

y el decaimiento de los residuos en el suelo.

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Ilustración 14. Algoritmo del modelo.Tomado de Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation.



A continuación se muestra un esquema de los niveles de información que trabaja el modelo.

La precipitación puede ser retenida temporalmente en las copas de los árboles o caer

directamente al suelo. El agua en el suelo puede infiltrarse o convertirse en escorrentía superficial que

contribuye a la respuesta hidrológica rápida del sistema; el agua infiltrada puede moverse hacia los

acuíferos. La evaporación le sucede a cualquier porción de agua en la capa superior del suelo o en las

superficies. A continuación se muestra en la ilustración 16, un esquema de las posibles rutas que puede

tomar el agua en la simulación de SWAT dentro de cada HRU (unidad de respuesta hidrológica).

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Ilustración 15. Esquema del modelo. Tomado de ArcView Interfase for SWAT 2000 User'sGuide.



A seguir, se describen algunos de estos procesos en algún detalle para darse una idea del modo

de operar del modelo con respecto a cada uno de ellos.

• Almacenamiento en las copas. Corresponde al agua de precipitación que es retenida temporalmente

en las superficies de los árboles en donde queda disponible para evaporación (es el primer sitio desde

el que se evapora cuando se modela este proceso). El usuario puede definir el máximo índice de área

de la cobertura vegetal para calcular el máximo almacenamiento en las copas.

• Infiltración. Es la entrada de agua al perfil de suelo. La tasa inicial de entrada depende del contenido

inicial de humedad de este, dicha tasa disminuye a medida que el suelo se hace más húmedo hasta

alcanzar la saturación. La cantidad de agua que se infiltra es calculada como la diferencia entre el

volumen de precipitación menos el volumen de escorrentía (calculado previamente).

• Redistibución. Movimiento de agua entre las capas de suelo causada por la diferencia de contenido

de agua en las mismas. Este proceso termina cuando el contenido de agua en el perfil es constante.

El flujo es descendente si la capacidad de campo de la capa superior es excedida y la capa inferior

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Ilustración 16. Ruteo del ciclo hidrológico.Tomado de Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation.



no está saturada. Además si la temperatura de una capa es igual o menor a 0°C, no ocurre

transporte.

• Evapotranspiración. Cambio de fase del agua para convertirse en agua atmosférica. Incluye la

evaporación de los cuerpos de agua, el suelo, las plantas y las superficies vegetativas. La cantidad de

agua que se evapora del suelo depende de la profundidad de la capa y el contenido de humedad; la

que se evapora a partir de las plantas es función del índice de área foliar. En ambos casos se obtiene

como una función de la evapotranspiración potencial, la cual puede ser calculada por tres métodos

diferentes: Hargreaves, Priestley-Taylor o Penman-Monteith.

• Escorrentía Superficial. El volumen de escorrentía es calculado a partir de los datos de precipitación.

Este se puede calcular mediante el método de Número de Curva (en este estudio se implementó esta

alternativa) o el método de infiltración de Green & Ampt. El número de curva tiende a 100 cuando el

suelo se aproxima a la saturación y disminuye hasta que se alcanza el punto de marchitamiento. Si el

suelo está congelado, aumenta la escorrentía aunque se sigue permitiendo la infiltración.

• Flujo superficial. Dentro de cada subcuenca existen dos tipos de canales, los canales tributarios y los

principales. Los canales tributarios no reciben aportes subterraneos y drenan toda el agua al canal

principal. Las pérdidas por transmisión son el movimiento de agua de un canal intermitente al suelo,

se presenta cuando no hay aportes subterraneos.

• El flujo subsuperficial incluye el flujo lateral que ocurre por encima de la zona saturada, y que se

calcula paralelamente al de redistribución. Este está regido por la conductividad, el contenido de

humedad y la pendiente del terreno.

El flujo de retorno es la porción del caudal que llega por aportes subterráneos. SWAT reparte el

agua de infliltración en un acuífero somero y un acuífero profundo confinado, el último contribuye a

canales por fuera de la cuenca. Agua puede ser sustraida por bombeo de cualquiera de los acuíferos.

Otros aspectos del modelo que son relevantes en el presente estudio, se describen brevemente a

continuación: El modelo de crecimiento de las plantas se basa en un modelo básico que se apoya en la

función de crecimiento potencial, el cual utiliza la energía interceptada y la capacidad de la planta de

convertir energía en biomasa como variables. La intercepción de energía es función del índice de área

de la planta (específico de cada especie). El crecimiento está influenciado por las variables

ambientales, y la disponibilidad de agua y nutrientes.

35



La erosión y la producción de sedimentos se calculan en cada HRU usando la Ecuación

Modificada Universal de Pérdida del Suelo (MUSLE, por sus siglas en Inglés), esta ecuación usa la

escorrentía y no directamente la precipitación (como en la anterior ecuación USLE) para estimar la

erosión y pérdida de la capa de suelo.

El modelo SWAT permite simular escenarios de manejo de la tierra en cada una de las HRUs. El

usuario puede definir el inicio y el final de la temporada de cultivo, las cantidades y el tiempo de la

aplicación de fertilizantes, especificar las prácticas de tala, irrigación y aplicación de pesticidas. Al

final de la temporada de crecimiento, la biomasa puede ser recogida o permanecer como residuos que

van a descomponerse. El modelo inlcuye además opciones de pastoreo y de aprovechamiento del agua.

6.2 Descripción del modelo de precipitación horizontal

Navarrete (2004) implementó un modelo de precipitación horizontal basado en el modelo de

Merriam (1973); este es un modelo matemático que incluye los parámetros físicos que influyen en el

fenómeno de precipitación horizontal, junto con un parámetro de calibración relacionado con el área de

las superficies de captura.

El modelo de Merriam, propone que la precipitación horizontal se puede expresar como

F = w.u.t.E

en donde F: Precipitación horizontal

w: Contenido de agua en la atmósfera

u: Velocidad del viento

t: Tiempo de exposición

E: Factor de eficiencia de captura

El modelo implementado por Navarrete, supone que la captura de agua atmosférica no es

uniforme para toda el área de la cuenca, sino que la distribución de esta es función de la altura. Por

esto incorporó ciertos parámetros que incluyeran estas consideraciones en el momento de formar las

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series de precipitación horizontal a partir de las series de velocidad del viento y de las características

físicas de la cuenca, aprovechando las herramientas de ArcView. El modelo de Navarrete, es un modelo

multiplicativo que se muestra a continuación.

PH = w.u.t.E.Cei.Ca.K

en donde PH: Precipitación horizontal

w: Contenido de agua en la atmósfera

u: Velocidad del viento

t: Tiempo de exposición

E: Eficiencia de captura

Cei: Coeficiente de elevación e incidencia

Ca: Coeficiente de altura

K: Coeficiente de calibración

En el modelo de Navarrete, el coeficiente de eficiencia de captura es asumido como una

constante igual a 0.04, basándose en el valor usado en las mediciones de Merriam de la precipitación

horizontal.

El coeficiente de elevación e incidencia, Cei, pretende incluir el efecto de las diferencias de la

incidencia de las masas de aire húmedo sobre el área de estudio. Este parámetro se define como el

porcentaje de área influenciada por cada rango de dirección del viento (la cuenca está afectada

únicamente por las direcciones N, NE y NW). A partir de esto, Navarrete generó una serie de tiempo

para este parámetro basándose en las series históricas de velocidad del viento.

37

Gráfica 1. Serie de tiempo del factor Cei. Navarrete, 2004.



El coeficiente de altura, Ca, fue definido con el objeto de distribuir la precipitación horizontal

en la altura. De este modo las HRU que se encuentran a mayor altitud, presentan una mayor capacidad

de captura que las que se encuentran a alturas menores. Navarrete divide la cuenca en 4 rangos de

altura, para hacer que este parámetro sea un factor de ponderación de cada uno de ellos según el área

que posea.

Rango (m) Porcentaje de área Ca

2710-2970 0.13 0.001

2970-3230 19.64 0.196

3230-3490 39.03 0.390

3490-3750 41.20 0.412

Tabla 1. Coeficiente Ca. Navarrete, 2004.

Una vez se definidos estos rangos, se establecieron estaciones ficticias a las que se aplicaría la

precipitación vertical más la precipitación horizontal, como series de tiempo generadas con el modelo

conformado como se describió anteriormente.

El factor K fue utilizado como un parámetro de calibración, que relaciona la precipitación

horizontal con la precipitación vertical; la expresa como un porcentaje de ésta.

La calibración del modelo fue hecha al nivel del suelo, variando la conductividad hidráulica

saturada (K) y la densidad húmeda del suelo (BD); y a nivel de las coberturas vegetales, variando los

números de curva (CN). El modelo acoplado de precipitación horizontal, se calibró valiéndose del

parámetro K arriba indicado hasta obtener series de caudales que se ajustaran a los valores registrados

en cuatro estaciones limnigráficas. El ajuste obtenido por el modelo compuesto implementado por

Navarrete, se puede apreciar en las series de tiempo de caudales que se muestran a continuación en la

gráfica 2.

38



1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984

Gráfica 2. Ajuste del modelo de Navarrete

39

0.00000

0.05000

0.10000

0.15000

0.20000

0.25000

0.30000

0.35000

0.40000

0.45000

0.50000

0.55000

0.60000

Pozo 4

Qobs4

Qsim4

m3/

s

0.00000

0.20000

0.40000

0.60000

0.80000

1.00000

1.20000

1.40000

1.60000

1.80000

2.00000

Pozo 3

Qobs3

Qsim3

m3/

s

0.00000

0.25000

0.50000

0.75000

1.00000

1.25000

1.50000

1.75000

2.00000

2.25000

2.50000

Pozo 2

Qsim2

Qobs2

m3/

s

0.00000

0.05000

0.10000

0.15000

0.20000

0.25000

0.30000

0.35000

0.40000

0.45000

0.50000

0.55000

0.60000

0.65000

0.70000

Pozo 1

Qsim1

Qobs1

m3/

s



7. CASO DE ESTUDIO. CUENCA DEL RÍO BLANCO

El Río Blanco hace parte de la red hidrográfica del sistema Chingaza. El Páramo de Chingaza

está localizado en la cordillera Oriental de Colombia entre los 4° 30’- 4° 48’ latitud Norte y 73° 42’-73°

53’ longitud Oeste, 40 km al nordeste de Bogotá. En 1977, con la creación del Parque Nacional Natural

Chingaza, entró a formar parte del Sistema Nacional de Parques Naturales y Áreas Protegidas de

Colombia. El Parque inicialmente abarcó un área aproximada de 50374 Ha, incluyendo la totalidad del

Páramo de Chingaza; en 1998 fue extendida su cobertura en 26226 Ha, correspondientes al ecosistema

de Selva Andina de los Farallones de Medina desde los 800 m de elevación en la vertiente oriental de la

cordillera. Durante la década de los años ’70s la Empresa de Acueducto y Alcantarillado de Bogotá

adquirió grandes extensiones del Páramo de Chingaza y construyó en él importantes obras de

infraestructura, como carreteras de acceso, el embalse de Chuza y un sistema de túneles de conducción

de agua de más de 50 km de longitud, con el fin de atender la creciente demanda de agua potable para

Bogotá. Gracias a los esfuerzos de estas dos instituciones estatales (el Sistema Nacional de Áreas

Protegidas y la EAAB), el Páramo de Chingaza es hoy uno de los páramos mejor conservados de Colombia

(Madriñán, 2005).

El sistema del Río Blanco se ubica entre los municipios de La Calera, Guasca y Choachí. Hace

parte del sistema Chingaza de captación de agua potable para la ciudad de Bogotá, aportando

aproximadamente 4.4 m3/s a partir de 26 cauces que se reúnen en cuatro pozos, cada uno de los cuales

cuenta con una estación limnigráfica.

40

Illustración 17. Sitio de estudio. Tomado de Parques Nacionales de Colombia.



• El pozo 1 está ubicado sobre el cauce de la quebrada Cortadera. Capta un caudal medio de 2.95

m3/s proveniente de un proyecto de aprovechamiento adicional ubicado sobre la ladera oriental de la

cuenca alta del río Blanco; además de los caudales de las quebradas Cortadera y Peñas Blancas, que

aportan un caudal promedio de 0.2 m3/s y mínimo de 0.04 m3/s.

• El pozo 2 toma el agua de las quebradas Palacio y Buitrago, con un caudal medio de 0.76 m3/s y

mínimo de 0.06 m3/s.

• El pozo 3 capta el agua de la quebrada Piedras Gordas. Esta aporta un caudal medio de 0.5 m3/s que

desciende en verano hasta 0.03 m3/s.

• El pozo 4 capta el agua de la quebrada La Horqueta, que tiene un caudal medio de 0.21 m3/s y

desciende en verano hasta 0.02 m3/s.

En la figura 1 se muestra el mapa digital de la cuenca que respresenta el área de estudio junto a

la red hidrográfica correspondiente. En la figura 2 se representa la composición de la cuenca en cuanto

a tipo de suelo. La tabla 2 contiene la descripción de los tipos de suelo presentes en el área de estudio.

Tipo de Suelo % Área Descripción

MEF

51.09%

Relieve ligera a fuertemente escarpado, con pendientes de 50-75%,afectado en sectores por erosión hídrica laminar en grado ligero;suelos profundos a superficiales, bien a excesivamente drenados,con texturas finas a moderadamente gruesas, reacción extremada amuy fuertemente ácida, mediana saturación de aluminio yfertilidad moderada a baja.Tipo de relieve: Crestones.Material Parental: Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.Clima: Muy frío, muy húmedo.

41

Figura 1. Cuenca de estudio Figura 2. Suelos Figura 3. Cobertura vegetal



Tipo de Suelo % Área Descripción

MGF

48.91%

Relieve fuertemente quebrado a fuertemente escarpado, conpendientes superiores a 25%; suelos moderadamente profundos amuy superficiales, bien drenados, de texturas moderadamente finasa gruesas, reacción extremadamente ácida, alta saturación dealuminio y fertilidad baja.Tipo de relieve: Espinazos, crestas y escarpes mayores.Material Parental: Rocas clásticas limoarcillosas y arenosas.Clima: Extremadamente frío húmedo.

Tabla 2. Suelos en la zona de estudio. Navarrete, 2004.

En la figura 3, se muestran los diferentes usos del suelo presentes en el área de estudio. Del

mismo modo, la tabla 3 contiene la descripción de cada tipo de cobertura vegetal.

Tipo deVegetación

% Área Descripción

Arbustal bajo

25.79%

Predominan los arbustos cuya altura no supera los 3 m y un estratoherbáceo denso. Este tipo de cobertura es producto, en ocasiones,del abandono de actividades agropecuarias, permitiendo laaparición espontánea de especies pioneras que constituyen la faseinicial de las sucesiones vegetales.

Bosqueintervenido

19.52%

Comprende estratos arbóreo, subarbóreo, herbáceo y epífitas, quecrecen y evolucionan espontáneamente obedeciendo a lascondiciones ecológicas del área. Se caracteriza por la intervenciónantrópica representada en la explotación maderera.

Miscelánea

5.71%

Corresponde a gramíneas de porte bajo, por lo general con alturasinferiores a 30 cm, que han prosperado espontáneamente; y a lavegetación herbácea que se desarrolla en zonas de subpáramo ypáramo que han sido fuertemente intervenidas y las cuales sondedicadas a la ganadería extensiva.

Vegetación depáramo 48.98%

Corresponde a los diferentes tipos de vegetación descritos en lasección 4.3. Comprende frailejonales, arbustales, pajonales,pastizales etc.

Tabla 3. Uso del suelo en la zona de estudio. Navarrete, 2004.

El clíma de la zona está marcado por un régimen monomodal de precipitación, con mayor lluvia

en los meses de junio y julio, y menor precipitación en los meses de diciembre y enero (Gráfica 5). La

humedad relativa media se encuentra entre el 80 y 90% a lo largo del año como se puede apreciar en la

gráfica 3. La temperatura media es de unos 13 ºC en la estación Palacios Guasca y ésta es bastante

42



estable a lo largo del año. Para la estación Chingaza la temperatura media está alrededor de los 10 ºC y

es cerca de 9 ºC en la estación Presa Golillas.

Estación Palacios Guasca Estación Chingaza Estación Presa Golillas

Precipitación media mensual

43

Gráfica 4. Temperatura. Navarrete, 2004.

Gráfica 3. Humedad relativa. Navarrete, 2004.

Gráfica 5. Precipitación media mensual.Navarrete, 2004.



7.1 Escenarios de manejo

En el área de estudio se encuentran 4 tipos de vegetación: Vegetación de páramo, arbustos

bajos, bosque intervenido y vegetación miscelánea (correspondiente a pastizales). En la tabla 4 se

resumen algunas propiedades relevantes de los tipos de vegetación que se definen como sigue:

BIO_E: Eficiencia del uso de la radiación. Es la cantidad de biomasa seca producida por unidad

de radiación interceptada. Representa la tasa de crecimiento potencial (en condiciones ideales

de cero estrés) por unidad de radiación.

BLAI: Índice máximo potencial de área foliar. Es la relación entre área foliar y área de suelo.

CHTMX: Altura máxima de la copa.

RDMX: Profundidad máxima radicular.

CN: Número de curva. Es un indicador de la cantidad de escorrentía que se produce como

función del tipo de suelo, de la cobertura vegetal y del manejo del suelo.

La tabla 5 contiene la descripción de la cobertura vegetal en cada uno de los escenarios que se

proponen, como porcentaje de cada uno de los cuatro tipos de vegetación que se tienen en el área de

estudio.

44

Tabla 4. Propiedades de las coberturas vegetales.

BIO_E BLAI CHTMX RDMX CN

- (m) (m) -VEPA 47 6 2.5 2.2 56MISC 35 4 0.5 2 57BOIN 15 5 10 3 62ARBA 35 4 0.5 2 58

(kg/ha)/(MJ/m2)

Tabla 5. Porcentajes de cada tipo de vegetación por escenario.

VEPA MISC BOIN ARBA

E Real 48.98% 5.71% 19.52% 25.79%E1 48.98% - 51.02% -E2 48.98% - 19.52% 31.50%E3 - 30.00% 50.00% 20.00%



Se plantearon diferentes estados de cobertura vegetal que podrían representar las situaciones

resultantes de planes de manejo que se puedan implementar en la cuenca. Las coberturas vegetales

pretenden representar tendencias realistas de la respuesta de las poblaciones vegetales frente a los

cambios que se hagan en los usos del suelo en los páramos. Del mismo modo, las especies vegetales que

se presentan en los escenarios de modelación corresponden a las coberturas vegetales encontradas en el

área de estudio. Se variaron las áreas que son cubiertas por los diferentes tipos de vegetación, para

poder reconocer el impacto del cambio del uso del suelo sobre el comportamiento hidrológico de la

cuenca.

Escenario 1

En el primer escenario se plantea un panorama de recuperación de la cuenca, en el que la vegetación

intervenida por la agricultura y la ganadería empieza a ver una sucesión con la llegada de especies más

altas. La cobertura corresponde a bosque intervenido en 51.02% y vegetación de páramo en 48.98% (ver

descripción de las coberturas en la tabla 3). La porción nativa correspondiente a vegetación de páramo

se deja sin intervenir, mientras que el área restante se modela en una situación intermedia de

recuperación, en la que las áreas que estaban inicialmente cubiertas de pastizales y arbustos bajos

adquieren una vegetación en promedio más alta. El área de bosque intervenido pasa de 19.52 a 51.02%.

Escenario 2

En el segundo escenario se propone un segundo momento de recuperación. En este panorama, la

vegetación más baja correspondiente a la cobertura miscelánea, es remplazada por arbustos de mayor

tamaño. El área cubierta por las especies más altas es aumentada. La cobertura comprende vegetación

de páramo en 48.98%, arbustal bajo en 31.5% y 19.52% de bosque intervenido. Este escenario se puede

45

Figura 4. Escenario 1 Figura 5. Escenario 2 Figura 6. Escenario 3



entender como el siguiente al escenario 1, si continúan los planes de manejo que produzcan este

resultado sobre la conformación de la capa vegetal.

Escenario 3

En este escenario se quiere mostrar la respuesta del sistema a una intervención sobre toda la cuenca,

que se puede caracterizar como una disminución general del promedio de altura de la capa vegetal.

Este panorama se presentaría si la fase de la vegetación que corresponde a arbustos es degradada a

pastizales (misceláneo) y parte del bosque intervenido se convierte en áreas de arbustos de menor

tamaño. El área cubierta por arbustos bajos pasa de 26% a 20%, el área cubierta por pastizales pasa de 5

a 30%, en tanto que el área cubierta por bosque intervenido pasa de 20% a 50% y la vegetación nativa

de páramo desaparece.

7.2 Modelación y análisis de resultados

Los escenarios descritos en el numeral anterior fueron modelados en AvSWAT utilizando el

modelo implementado y calibrado por Navarrete (2004). Se escogió el periodo de enero de 1978 hasta

diciembre de 1984 para la modelación, ya que se contaba con la información climatológica para este

periodo, y se quería además simular un periodo prolongado de tiempo para observar la respuesta del

modelo frente a los ciclos climatológicos. Los datos se obtuvieron a nivel mensual y se presentan en la

gráfica 6 para cada uno de los caudales de salida de la cuenca que cuentan con una estación

limnigráfica, y que corresponden a las subcuencas 61, 62, 63 y 64 en el modelo.

En la gráfica 6 se observa muy poca diferencia entre los resultados que produce la modelación

de los diferentes escenarios de manejo, sin embargo existe una respuesta del modelo frente a las

variaciones del sistema que debió ser analizada en mayor detalle. El modelo parece producir valores de

caudales más uniformes en los tres escenarios para los valores medios, en tanto que para los valores

mínimos y máximos se presenta mayor variación en la predicción del modelo para los diferentes

escenarios.

46



Gráfica 6. Precipitación media mensual.

47

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

2.25

2.5

2.75

Pozo 2

Real

Escenario 1Escenario 2

Escenario 3m3/

s

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Pozo 3

RealEscenario 1

Escenario 2Escenario 3m

3/s

1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

Pozo 4

Real


Escenario 3m3

/s

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

Pozo 1

RealEscenario 1


m3/s



En la gráfica 7 que se presenta a continuación, se puede apreciar en mejor medida la respuesta

del sistema frente a los diferentes escenarios planteados en los cuatro pozos. El escenario 1 produce un

incremento en el caudal promedio multianual en los cuatro pozos con respecto al estado real, el

escenario 2 produce un incremento aún mayor en los caudales en todos los casos. Por otra parte, el

escenario 3 produce una ligera disminución el la producción de caudales en dos de los pozos y un

pequeño incremento en los otros dos.

Gráfica 7. Caudal promedio multianual.

Con el propósito de tener una mejor base de análisis para los resultados encontrados, se corrió

el modelo cuatro veces más para obtener la respuesta independiente de cada uno de los tipos de

coberturas vegetales, es decir, se aplicó un solo tipo de cobertura para la cuenca completa con el fin de

poder obtener la respuesta del sistema a cada uno de los tipos de uso de suelo que son posibles en el

48

P1

0.20000

0.20100

0.20200

0.20300

0.20400

0.20500

0.20600

0.20700

0.20800

0.20900

0.21000

Pozo 1

Real

E1

E2

E3m3/

s

P2

0.80000

0.80250

0.80500

0.80750

0.81000

0.81250

0.81500

0.81750

0.82000

0.82250

0.82500

0.82750

0.83000

Pozo 2

Real

E1

E2

E3m3/

s

P4

0.28000

0.28200

0.28400

0.28600

0.28800

0.29000

0.29200

0.29400

0.29600

0.29800

0.30000

Pozo 4

RealE1

E2E3m

3/s

P3

0.60000

0.60500

0.61000

0.61500

0.62000

0.62500

0.63000

0.63500

0.64000

0.64500

Pozo 3

Real

E1

E2E3m3

/s



caso de estudio. La tabla 4 registra los caudales promedio de cada pozo para los diferentes escenarios

(composición de coberturas vegetales) y para los diferentes tipos de vegetación por separado (bosque

intervenido, miscelánea, arbustal y vegetación de páramo).

Por la tabla 5 se observa que el escenario 1 y el escenario 2 presentan incrementos en los

caudales producidos, sin embargo la respuesta es difícil de apreciar gráficamente en las series de

tiempo de la gráfica 6 debido a que se trata de un aumento modesto.

El escenario 1 produce aumento en los caudales promedio multianuales para todas las

subcuencas. En el pozo 1 se tiene un aumento de 0.63%, en el pozo 2 de 0.46%, en el pozo 3 de 0.3% y

en el 4 se presenta un aumento de 0.27%.

De todas las situaciones, el escenario 2 es el que muestra una respuesta más dramática en

relación con las otras estudiadas. El escenario 2, que estaba planteado como un estado avanzado de

recuperación, muestra respuestas positivas en los cuatro canales que se estudiaron, con incrementos de

1.14%, 2.08%, 3.05% y 3.36% para los pozos 1, 2, 3 y 4 respectivamente.

49

Tabla 6. Caudal promedio multianual.

Caudal promedio (m3/s)E1 E2 E3 BOIN MISC ARBA VEPA Real

P1 0.207835 0.208874 0.205689 0.207934 0.205409 0.205433 0.206672 0.206529P2 0.812734 0.825807 0.810416 0.815112 0.804630 0.804758 0.810080 0.808987P3 0.623793 0.640857 0.623791 0.626185 0.617550 0.617607 0.622390 0.621905P4 0.290299 0.299246 0.287637 0.290641 0.286632 0.286630 0.289118 0.289513

Global 1.934660 1.974784 1.927533 1.939872 1.914221 1.914427 1.928261 1.926934

Tabla 7. Porcentaje del caudal promedio multianual respecto al escenario real.

Porcentaje del caudal promedio E1 E2 E3 BOIN MISC ARBA VEPA

P1 100.63% 101.14% 99.59% 100.68% 99.46% 99.47% 100.07%P2 100.46% 102.08% 100.18% 100.76% 99.46% 99.48% 100.14%P3 100.30% 103.05% 100.30% 100.69% 99.30% 99.31% 100.08%P4 100.27% 103.36% 99.35% 100.39% 99.00% 99.00% 99.86%

Global 100.40% 102.48% 100.03% 100.67% 99.34% 99.35% 100.07%



El escenario 3 fue propuesto como uno de desmejora. Acá se encuentra una respuesta global

positiva del sistema aunque ésta no es consistente en todos los pozos. En el pozo 2 y el 3, se presenta

un aumento en la producción de caudales de 0.18% y 0.3% respectivamente, y una disminución de 0.41%

y 0.65% para los pozos 1 y 4. Estos resultados pueden deberse probablemente a las diferentes coberturas

que se tenían en el área de las respectivas subcuencas, es decir, que el cambio en el uso del suelo

significó una mejoría para dos de las subcuencas, en tanto que para las otras dos, el cambio de

cobertura vegetal se reflejó como una desmejora desde el punto de vista del rendimiento hídrico.

Los tipos de vegetación existentes en el páramo produjeron respuestas diferentes cuando se

simularon como vegetación única de la cuenca. Cuando se modeló una cobertura completamente

conformada por bosque intervenido, se obtuvo un aumento promedio de 0.67% en la producción de

caudales. La vegetación de páramo también produjo un aumento promedio en los caudales (0.07%)

cuando se utilizó como único uso del suelo. Para vegetación miscelánea y arbustos bajos se tuvieron

respuestas negativas de 0.66% y 0.65%. Estos mismos resultados se pueden observar en la gráfica 8 que

presenta el cambio porcentual de los caudales promedio para los 3 escenarios y los 4 tipos de

vegetación presentes en la zona de estudio utilizados como única cobertura del suelo.

La gráfica 9 que se presenta a continuación, representa el caudal promedio mensual para cada

escenario y cada pozo. No se observa una relación entre la respuesta del modelo (aumento o

disminución de caudales) y la temporada del año, según ésta sea de alta o baja precipitación.

50

Gráfica 8. Cambio porcentual del caudal promediomultianual en los diferentes escenarios.

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5Efecto porcentual del cambio de cobertura

E1E2

E3BOINMISCARBAVEPA



51

E F M A M J J A S O N D

0.000000

0.100000

0.200000

0.300000

0.400000

0.500000

0.600000

0.700000

0.800000

0.900000

1.000000

1.100000

1.200000

1.300000

1.400000

Caudal Promedio Mensual Pozo 2

Real

Escenario 1


3/s


0.00000

0.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

0.60000

0.70000

0.80000

0.90000

1.00000

1.10000


Real

Escenario 1


3/s


0.00000

0.02500

0.05000

0.07500

0.10000

0.12500

0.15000

0.17500

0.20000

0.22500

0.25000

0.27500

0.30000

0.32500

0.35000


Real


Escenario 3m3/

s

Gráfica 9. Caudales promedio mensuales.E F M A M J J A S O N D

0.00000

0.05000

0.10000

0.15000

0.20000

0.25000

0.30000

0.35000

0.40000

0.45000

0.50000


Real

Escenario 1


3/s



Las gráficas de dispersión contenidas en la gráfica 10, dejan apreciar la sensibilidad del modelo

a los cambios en las coberturas vegetales en cada uno de los pozos al comparar los caudales reales de

cada canal (representados en el eje de las abscisas), con los simulados por el modelo (en el eje de las

ordenadas). En las gráficas 10 y 11 se ilustran los casos de escribir los datos mensual y diariamente.

Se puede comprobar por la gráfica 10 que, como se anotó anteriormente, el escenario 2 es el

que muestra una mayor respuesta en relación al estado original ya que además de presentar mayor

dispersión en los datos, se puede ver que la mayoría de los caudales producidos en este estado se

encuentran por encima de una línea con pendiente de 45º.

Gráfica 10. Gráficas de dispersión, datos mensuales.

Se obtuvieron datos en base diaria para el año 1981 para poder comparar la respuesta del

modelo en los dos niveles (datos diarios y mensuales). En el caso de los datos escritos diariamente, la

gráfica de dispersión que se muestra a continuación (gráfica 11) permite ver mucho menos la variación

de los datos simulados en los diferentes escenarios frente a los simulados con la cobertura original.

52

0.00000 0.10000 0.20000 0.30000 0.40000 0.50000 0.60000 0.70000

0.00000

0.05000

0.10000

0.15000

0.20000

0.25000

0.30000

0.35000

0.40000

0.45000

0.50000

0.55000

0.60000

0.65000

0.70000

Pozo 1

E1

E2

E3

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75

0

0.25

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

2

2.25

2.5

2.75

Pozo 2

E1

E2

E3

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

Pozo 3

E1

E2

E3

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

Pozo 4

E1

E2

E3



Se realizaron gráficas de duración de caudales (ilustradas en la gráfica 11) para ver si en este

sentido, los diferentes escenarios mostraban un comportamiento diferente. Se observa que los tres

escenarios tienen similares curvas de duración de caudales en la simulación. Dado que las curvas se

superponen casi por completo, se puede decir que la distribución de la magnitud de los caudales de

cada pozo en el tiempo, es igual para los diferentes escenarios que se simularon.

Pozo 1

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

0.0285 0.1995 0.3705 0.5415 0.7125 0.8835 1.0545 1.2255 1.3965

Caudal (m3/s)

%T

iem

po

igu

ala

do

o s

up

era

do

E0

E1

E2

E3

Pozo 2

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

0.0574 0.4018 0.7462 1.0906 1.4350 1.7794 2.1238 2.4682 2.8126

Caudal (m3/s)

%T

iem

po

igu

ala

do

o s

up

era

do

E0

E1

E2

E3

Pozo 3

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

0.0662 0.5296 0.9930 1.4564 1.9198 2.3832 2.8466 3.3100

Caudal (m3/s)

%T

iem

po

igu

ala

do

o s

up

era

do

E0

E1E2E3

Pozo 4

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

0.0425 0.3825 0.7225 1.0625 1.4025 1.7425 2.0825

Caudal (m3/s)

%T

iem

po

igu

ala

do

o s

up

era

do

E0

E1

E2

E3

Gráfica 12. Curvas de duración de caudales.

53

Gráfica 11. Gráfica de dispersión, datosdiarios.

0.00000 0.25000 0.50000 0.75000 1.00000 1.25000 1.50000

0.000000.10000

0.20000

0.30000

0.40000

0.50000

0.60000

0.70000

0.80000

0.90000

1.00000

1.10000

1.20000

1.30000

1.40000

1.50000

Pozo 1

E1

E2

E3



8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

•••• Debido a que el modelo de precipitación horizontal se planteó teniendo en cuenta aspectos físicos

como la altura y la incidencia del viento, y dado que incluyó un factor de área de superficie que fue

asumido como una constante, es probable que el modelo compuesto de PH-AvSWAT, implementado

por Navarrete, no sea lo suficientemente sensible a las variaciones en las coberturas vegetales que

se ejerzan en la cuenca.

• Sin información más específica sobre fisiología vegetal en sistemas de páramos, es difícil inferir

sobre la capacidad de captura de agua atmosférica que puedan presentar los diferentes tipos de

vegetación. Por ejemplo, se puede dar cuenta que la vegetación de mayor altura y mayor follaje

tiene mayor área superficial, pero este tipo de vegetación no se encuentra sino en ciertas alturas y

tipos de suelo. Se debe tener certeza sobre la distribución posible de las especies en la altura.

• El modelo de precipitación horizontal de Navarrete se puede complementar convirtiendo el factor de

eficiencia de captura E en una variable que sea función del área. Se pueden realizar experimentos en

los que se utilicen objetos de área conocida (por ejemplo esferas) al tiempo que se registran las

demás condiciones físicas y climáticas que incluye el modelo, y la precipitación por condensación.

Luego se pueden relacionar los valores obtenidos de E con el área foliar de las diferentes especies o

tipos de vegetación que se encuentran en los páramos.

• La inclusión de un factor de área en el modelo de precipitación horizontal desarrollado por

Navarrete, implicaría un proceso similar al realizado por él al calcular el factor Ca. Se pueden definir

valores para las diferentes coberturas y luego establecer estaciones ficticias de precipitación para

asociar las áreas con los diferentes coeficientes de captura que se propongan. Sin embargo se

debería contar con mayor información experimental sobre el comportamiento de las plantas en este

sentido, para asumir valores realistas en esta tarea.

• Existen diferentes teorías sobre los procesos de formación de los páramos así como sobre los

procesos de sucesión que ocurren naturalmente en estos ecosistemas. Es deseable contar con más

estudios sobre la ecología de las plantas en este tipo de sistemas, que incluyan los cambios que

ocurren en los suelos cuando cambian las poblaciones vegetales.

54



9. BIBLIOGRAFÍA

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1992.

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2000. Tesis de maestría en ingeniería civil de la Universidad de los Andes. 2004.

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Manual, Version 2000. Texas Water Resources Institute, 2002.

56

el camino subía y bajaba: “sube o baja según se va o se

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