Hidrodinámica de cuatro sub-microcuencas forestales alteradas

Abstract

El estudio de los recursos hídricos es uno de los temas de mayor interés en la actualidad a nivel mundial, ya que, de su aprovechamiento sustentable depende el abasto de agua para los seres vivos del planeta. En el ciclo hidrológico se tienen procesos como precipitación, infiltración y escorrentía, cuya cuantificación y caracterización es importante dentro de los ecosistemas, para un mejor aprovechamiento del agua y la resolución de problemas de impacto. El comportamiento de la precipitación afecta de manera directa la escorrentía, ya que, de manera general, al incidir sobre la superficie del suelo en los ecosistemas solo tiene dos alternativas que son convertirse en infiltración o en escorrentía. Al convertirse en escorrentía se pueden presentar problemas como la erosión hídrica, inundaciones y deficiencias en la recarga de mantos freáticos, es por ello que su análisis y estimación ayudan a entender su comportamiento de acuerdo a la estructura física de la diversidad de sistemas donde ocurre. El estudio de la escorrentía puede hacerse utilizando modelos de predicción, uno de los más utilizados es el del número de curva (NC) del Servicio de Conservación de Suelos de los Estados Unidos (SCS-CN), generado para cuencas de ese país. Sin embargo, es importante determinar su funcionamiento en sistemas de México. Este estudio tuvo como objetivos a). Definir la adaptabilidad del NC, a través de la comparación de los datos reales de precipitación y escorrentía obtenidos por medición directa (MD) durante 2017 y los obtenidos por predicción utilizando el método NC, en cuatro sub-microcuencas forestales alteradas, y b) establecer el NC que caracteriza la estructura de las cuatro sub-microcuencas forestales alteradas, con datos de aforos obtenidos a lo largo de cinco años (2012-2015, 2017) así como determinar las diferencias en la predicción de la escorrentía, al considerar y no considerar la humedad antecedente. El estudio se realizó en cuatro sub-microcuencas localizadas en la parte central del predio “LAS CRUCES” del municipio de Texcoco, estado de México, denominadas uno, dos, tres y cuatro con superficies de 2676.58 m2, 2056 m2, 650 m2 y1435.88 m2, respectivamente, con pendiente entre 5 y 23%, suelos francos, franco arcilloso y franco arcillo arenosos, carentes de horizontes A y B homogéneos, el material parental que se observa en los cuatro sistemas es denominado toba volcánica de color café amarillento, muy compacto, con zonas discontinuas con presencia de suelo, generado a través de la acumulación de materia orgánica y otros materiales en el proceso de su formación ocurrido en el tiempo, en la zona se presentan precipitaciones promedio anuales de 613.2 mm. Las condiciones de las sub-microcuencas tienen como principal característica una pobre cobertura vegetal (47%), con presencia Arborea de Casuarina equisetifolia L, Acacia retinodes Schl, y Callitropsis lusitánica, Arbutus spp, Pinus montezumae Lamb y Eucalyptus camaldulensis Schltdl, además de algunos arbustos destacados como el Senecio salignus DC, Symphoricarpus microphyllus, salignus DC, Juniperus spp y Archibaccaris sp, caracterizándose por estar presentes en agrupaciones localizadas dentro de las sub-microcuencas. La eficiencia de los métodos se determinó mediante el coeficiente de determinación (R2). Al utilizar el método directo los coeficientes de escurrimiento promedio en la temporada de lluvias de 2017 fueron 2.31, 1.85, 2.96 y 4.7% para las sub-microcuencas uno, dos, tres y cuatro respectivamente, y los obtenidos por el método de NC fueron 4.47, 7.57, 5.38 y 7.35% respectivamente. La heterogeneidad de los coeficientes de escurrimiento obtenidos mediante ambos métodos denota la diferente estructura física de las sub-microcuencas. Enel cálculo del NC para obtener el valor real de escorrentía dado por el método directo, y en el ajuste a la función lineal de los valores de NC obtenidos con relación a la precipitación, el tomar el parámetro de humedad antecedente provoco un ajuste deficiente, ya que la relación presento una dispersión mayor de los datos. Del mismo análisis se desprende que para precipitaciones bajas (0 a 12.7mm) los NC obtenidos tuvieron una mayor dispersión en función de la precipitación, en comparación con precipitaciones de 12.7 a 32 mm y mayores de 32 mm. Los NC ajustados a las condiciones generales que caracterizan las sub-microcuencas, mostraron un comportamiento óptimo para precipitaciones altas (>32mm), lo que resulta útil, ya que estas precipitaciones son las que generan una mayor erosión hídrica en los suelos. Se encontró que, mediante la utilización del método directo y la comparación con el método de NC para la obtención de la escorrentía, fue posible obtener los NC que reflejan la estructura física de las sub-microcuencas, por lo que en los sucesivo se podrán utilizar estos NC con mayor confianza en la predicción de la escorrentía en cada sub-microcuenca, por lo que se pudieron generar modelos predictores bastante exactos para cada situación que en un futuro se presente en los sistemas.