Erosion Hidrica 6t3g1b

UNIVERSIDAD NACIONAL FEDERICO VILLARREAL FACULTAD DE INGENIERÍA GEOGRÁFICA, AMBIENTAL Y ECOTURISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

EROSION HIDRICA

CURSO: HIDROLOGIA I

POR:

PROFESOR: GOMEZ LORA, Walter

LIMA- PERÚ 2015

INDICE

I. INTRODUCCION.............................................................................................................3 II. OBJETIVOS.................................................................................................................4 2.1 Objetivo general.......................................................................................................4 2.2. Objetivo específico.................................................................................................4 III. MARCO TEORICO....................................................................................................5 3.1 Erosión.....................................................................................................................5 3.2 Erosión hídrica.........................................................................................................5 3.3. Principales causas y consecuencias de la erosión hídrica.......................................9 3.3.1 Causas de la erosión hídrica............................................................................11 3.3.2 Efectos de la erosión.......................................................................................15 3.4. Tipos de erosión hídrica........................................................................................18 3.4.1. Erosión por salpicadura o impacto de gota de lluvia.....................................18 3.4.2. Erosión laminar..............................................................................................19 3.4.3. Erosión por surcos..........................................................................................20 3.4.4. Erosión en cárcavas........................................................................................22 3.4.5. Erosión por movimientos en masa.................................................................24 3.4.6. Erosión de cursos permanentes......................................................................24 IV. CONCLUSIONES.....................................................................................................26 V. BIBLIOGRAFIA........................................................................................................27

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INTRODUCCION La erosión de suelos causada por el agua es un problema ambiental que afecta en diferentes grados de severidad. La implementación de métodos para predecir la pérdida de suelo por erosión no ha sido muy extensa, se han realizado numerosas investigaciones para cuantificar la tasa de erosión bajo diferentes usos de suelo a nivel de cuenca hidrográfica y para evaluar la efectividad de diferentes coberturas vegetales en el control de la erosión en terrenos agrícolas utilizando parcelas de erosión o lotes de escurrimiento. En este informe se ha sintetizado los procesos de la erosión hídrica, causas, consecuencias y tipos; estructurándose así primero por conocer proceso de la erosión hídrica comprender sus causas y consecuencias y por último los tipos de erosión hídrica que existen.

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II. OBJETIVOS

2.1 Objetivo general Conocer la importancia de la erosión hídrica, influencia y generalidades. 2.2. Objetivo específico 

Comprender el proceso de la erosión hídrica



Determinar las principales causas y consecuencias de la Erosión Hídrica



Identificar los tipos de erosión Hídrica por medio de sus características.



Describir las formulas relacionadas a cada tipo de áreas.



Conocer qué tipo de erosión hídrica es considerada más peligrosa.

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III. MARCO TEORICO 3.1 Erosión Según Almorox, López, & Rafaelli (2010) la erosión vista como un fenómeno geológico natural es causada por acción del agua o del viento y provoca la pérdida de las partículas del suelo. La erosión de los suelos tiene, desde el punto de vista de las ciencias de la tierra, un aspecto positivo al llevar a los ríos sedimentos y nutrientes, manteniendo de esta forma el necesario equilibrio sedimentario en los cauces y en las playas, a la vez que configura y mantiene espacios fértiles como son las llanuras aluviales y los deltas. No obstante, ciertas actividades humanas pueden agravar y acelerar en gran medida la erosión. Las tasas de erosión geológica son sostenibles, pero las tasas de erosión acelerada no permiten su regeneración. Sin embargo, es posible encontrar tasas de erosión altas en espacios con cárcavas y barrancos como son los denominados badlands y bajas en medios sostenibles antropizados como en laderas cultivadas con terrazas. Por erosión de suelos se entiende la remoción y pérdida del suelo, por la acción del agua y viento, con disminución de sus componentes minerales y orgánicos más finos. 3.2 Erosión hídrica Para Cisneros, Cholaky, Cantero, & Gonzales (2012), la erosión hídrica es el proceso por el cual se produce el desprendimiento, transporte y depositación de las partículas de suelo por acción de los siguientes agentes principales: 

La energía cinética de la gota de lluvia: La energía de las lluvias se disipa sobre la superficie del suelo produciendo la ruptura de los terrones y agregados, generando una salpicadura (erosión por salpicadura) que desprende partículas que luego son arrastradas pendiente abajo. Este fenómeno de disipación de la energía de la lluvia está relacionado a la pérdida



de infiltración del suelo. La escorrentía en movimiento:

Este

agente

erosivo

produce

el

desprendimiento de nuevo suelo y el transporte del suelo removido, en una magnitud proporcional al caudal escurrido y a la velocidad que adquiere el 5

flujo de agua sobre la superficie. Este agente produce los fenómenos erosivos más visibles (por ejemplo cárcavas), y es el responsable del movimiento de las partículas de suelo removidas. Pueden distinguirse dentro de la escorrentía dos tipos de flujo: el flujo laminar (erosión laminar o mantiforme), que se mueve con una velocidad lenta, y el flujo turbulento/concentrado o flujo en surcos (erosión en surcos), con una velocidad que puede llegar a 4 m/s y que es el responsable de la mayor parte del transporte de sedimentos. La energía puesta en juego en cada tipo de erosión y la magnitud del transporte de sedimentos generada por cada una de ellas se indica en la Tabla 3.1 (Morgan, 

1995). La gravedad: La sola acción de la gravedad es capaz de mover el suelo, especialmente cuando está mojado y en ambientes de altas pendientes. Los movimientos en masa, deslizamientos de laderas, erosión lateral de meandros de ríos, avalanchas de nieve son ejemplos de la acción de la gravedad en procesos erosivos (Troeh et al., 1991).

Forma de erosión

Salpicadura (gota de lluvia) Mantiforme (laminar) Surcos (turbulento)

Transporte de sedimentos observado (g/cm)****

Masa*

Velocidad típica (m/s)

Energía cinética **

Energía para erosión***

R

9

40,5R

0,081R

20

0,5R

0,01

2,5x10-5R

7,5x10-7R

400

0,5R

4

4R

0,12R

19000

Tabla 1: Energía y eficiencia de cada forma de erosión hídrica (Morgan, 1995). *Se asume que la masa es igual a la lluvia R, y que el escurrimiento es el 50 % de la lluvia (0.5 R) ** Basada en ½ m V2 *** Se asume que el 0,2 % de la energía de la gota y el 3 % de la energía cinética del escurrimiento es utilizada para causar erosión. **** Valores medidos durante 900 días, para un suelo arenoso, en una pendiente del 19%.

Como se desprende de la Tabla 1 la mayor parte de la energía de las gotas de lluvia contribuyen al desprendimiento, más que al transporte, como lo muestra la alta energía puesta en juego en la salpicadura (40.5 R), la cual se gasta en desprender partículas, producir un sello en la superficie del suelo y en poner en suspensión las partículas desprendidas. La erosión mantiforme tiene la menor energía cinética para 6

desprender partículas, pero el flujo es capaz de transportar una elevada cantidad de los sedimentos desprendidos, mientras que el flujo concentrado en surcos, posee una mayor energía, tanto para desprender partículas, como para poder transportarlas eficientemente. De estas consideraciones surge que la erosión hídrica y los procesos de desprendimiento, transporte y depositación (también llamada sedimentación) forman parte de un mismo fenómeno complejo en cuanto a sus causas, dinámico en el tiempo y susceptible de ser estudiado y tratado a diversas escalas de tiempo y espacio. En una escala elemental de lote o ladera o aún menor, de sitio específico, la erosión hídrica puede estar limitada por la capacidad de desprendimiento o por la capacidad de transporte. Tanto la lluvia como el escurrimiento tienen ambos capacidad de

desprendimiento de suelo y de transporte de sedimentos, siendo aquel proceso que ocurra en menor medida el que finalmente determina cuanto suelo se pierde de una ladera (Kirby y Morgan, 1994). En la Figura 1 se indica la posible interacción entre ambos procesos. Figura 1: Posible interacción entre los procesos de transporte y de desprendimiento (Meyer y Wischmeier, 1969). El desprendimiento por la lluvia se da principalmente en la erosión por salpicadura, la cual actúa sobre los agregados del suelo, desestabilizándolos y generando costras y sellos superficiales, afectando principalmente a la tasa de infiltración. El sellado superficial se produce en momento que la gota impacta contra el suelo, generando una desorganización de las partículas de suelo; mientras que el encostramiento es 7

un proceso que se da una vez que deja de llover y las partículas sufren una sedimentación diferencial por su peso, reacomodando la superficie, una vez que el suelo se va secando. Este proceso se da en los microrelieves producidos por la labranza, en los que ha habido retención superficial del agua. La cantidad de suelo desprendido por lluvia es directamente proporcional a la energía cinética y a la pendiente, e inversamente proporcional a la lámina de agua sobre la superficie (efecto protector del agua acumulada). Este proceso de erosión es el que predomina en las partes altas de las pendientes. El desprendimiento por la escorrentía comienza cuando se han superado la retención y el detenimiento superficial. La capacidad de desprendimiento de la escorrentía está determinada por el tipo de flujo: laminar o turbulento. En el flujo laminar cada capa de flujo se mueve uniformemente, a una velocidad lenta (Ver Tabla 3.1), mientras que en el flujo turbulento el agua forma un complejo patrón de rulos y las capas de agua se mezclan unas con otras, debido a su velocidad. El desprendimiento por escorrentía comienza cuando las fuerzas de tracción del agua superan la resistencia al corte del suelo. La resistencia tractiva del agua depende de su velocidad y viscosidad, mientras que la resistencia al corte del suelo depende del grado y estabilidad de la estructura y del tamaño de partículas. Existe un tamaño de partículas de máxima susceptibilidad al desprendimiento, de alrededor de 200 micrones (arena muy fina y fina), es decir, en la cual la velocidad del agua necesaria es mínima. Partículas de mayor tamaño son más pesadas, y las de menor tamaño tienen mayores fuerzas de cohesión. La velocidad del escurrimiento superficial está regida por la ecuación de Manning, y depende de un coeficiente de rugosidad (n) dado por las características de la superficie, del radio hidráulico (R) que depende del espesor de la capa de escorrentía, y de la pendiente (S) del terreno. La capacidad de transporte de la escorrentía es proporcional al caudal escurrido (Q) y a la velocidad de la corriente (V). Cuando la velocidad llega a un umbral mínimo, en el que las partículas de suelo no pueden mantenerse dentro del flujo, comienza el proceso de sedimentación. Inversamente cuando un flujo erosivo tiene colmada su capacidad de transporte de sedimentos, estos comienzan a depositarse y el flujo no produce un desprendimiento adicional. En otras palabras, cuanto menos sedimento 8

lleva un flujo de escorrentía, mayor es su capacidad de desprendimiento, el cual se va reduciendo paulatinamente hasta que se colma la capacidad de transporte (el flujo se satura de sedimento). Se conoce como el fenómeno de “aguas claras” al incremento de la capacidad erosiva de un flujo, cuando pierde su carga de sedimentos (por ejemplo por efecto de un embalse). En estas condiciones el flujo incrementa su potencial erosivo aguas abajo del embalse, debiendo preverse este efecto entre los posibles impactos ambientales negativos de este tipo de obras (Kirby y Braken, 2005). El comportamiento de los tipos de suelos frente a estos procesos es variable, ya que en algunos suelos la erosión estará limitada por la capacidad de desprendimiento, y en otros por la capacidad de transporte. En suelos arcillosos, de alta cohesión y adhesión de partículas, la erosión estará limitada por la capacidad de desprendimiento de suelo, tanto por lluvia como por escorrentía. En este caso, si bien la generación de escorrentía Q puede ser alta, la resistencia del suelo hace que la tasa de erosión quede limitada por el desprendimiento. En el caso extremo de los suelos arenosos, con muy baja estabilidad del material, la erosión estará limitada por la capacidad de transporte, ya que los suelos presentan alta permeabilidad, con lo cual el caudal Q será bajo, a pesar de que las partículas pueden ser desprendidas fácilmente. En el caso de los suelos limosos o franco arenosos finos, las tasas de erosión son máximas ya que, por un lado las partículas pueden ser fácilmente desprendidas por su tamaño y relativamente baja estabilidad, y por otro son suelos que al sufrir encostramiento pueden generar grandes volúmenes de escorrentía, con lo cual la erosión no estará limitada por ninguno de ambos procesos. 3.3. Principales causas y consecuencias de la erosión hídrica Según (CRIE) La erosión es un proceso natural por el cual las corrientes de agua o el viento arrastran parte del suelo de unos puntos a otros. Es un proceso muy útil porque permite se desplacen materiales de unos suelos a otros que recuperan fertilidad con estos aportes. La erosión es un problema cuando se acelera, con lo cual los materiales perdidos no se recuperan en las zonas erosionadas y en las zonas que reciben los aportes no son aprovechados o se pierden, o cuando por causas ajenas al propio medio aparece en puntos que no deberían de erosionarse.

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La erosión es uno de los problemas ambientales que más preocupan a los científicos, gobernantes y ciudadanos. Sus consecuencias son catastróficas y buena prueba de ello es el crecimiento de los desiertos. La erosión una vez ha alcanzado el punto culminante de su evolución es prácticamente irreversible a escala humana, conseguir que un desierto vuelva a ser suelo fértil es una tarea de siglos o milenios. En cambio conseguir que los suelos fértiles se vuelvan eriales cuesta muy poco, basta una lluvia no excesivamente fuerte sobre una ladera desprovista de vegetación para que el proceso de la erosión se inicie. Por su parte, (Cisneros , y otros, 2012) nos dice que la erosión hídrica es un proceso complejo, multicausal, dinámico, de tipo episódico y sujeto a un conjunto de causas que ocurren en el ámbito de una cuenca hidrográfica Figura 2: Factores Que Intervienen En La Erosión Hídrica (Cisneros , y otros, 2012)

La complejidad del proceso deriva de que puede ser visto a diferentes escalas de tiempo y espacio. En la escala temporal el proceso se da por eventos, es decir en forma episódica, con un grado de probabilidad determinado por el comportamiento del factor climático y la ocurrencia de tormentas de alta energía, coincidentes con momentos de alta susceptibilidad del suelo y relieve a la ocurrencia del fenómeno. En una escala de tiempo mayor la paulatina pérdida de suelo genera efectos de retroalimentación en la erosión a través de la pérdida de horizontes de suelo de mayor resistencia, lo cual hace que el proceso no sea lineal en el tiempo, sino que 10

frecuentemente es acelerado en el tiempo. Es el caso de la erosión de laderas de montaña, en la cual a medida que se pierde el suelo sobre la roca, se incrementan las tasas de escorrentía y por lo tanto se acelera la pérdida de suelo en un ciclo de retroalimentación positiva, hasta que el suelo desaparece por completo y queda la roca expuesta. Otro ejemplo es la retroalimentación que ocurre con la erosión en cárcavas, que van creciendo en profundidad, en ancho y en ramificaciones, a medida que el proceso avanza. En una escala de cuenca pueden visualizarse otros procesos erosivos como cárcavas y erosión de márgenes de ríos y arroyos, y es necesario considerar una visión más amplia del problema, no registrable sólo a escala de lote. La resolución de estos procesos requiere una mayor participación de los involucrados en la cuenca, como así también del conjunto de decisores con incumbencia en el ámbito de la cuenca (poblaciones, organismos públicos, consorcios, etc.). En una escala aún mayor la erosión se relaciona con los procesos de inundaciónsedimentación, de la cual forma parte esencial, por ocurrir en los sectores altos de las cuencas. El control de la erosión a esta escala, permite el abordaje de los efectos extra-prediales del fenómeno y que generan daños (externalidades negativas) que pueden observarse cíclicamente en fenómenos de rotura de infraestructura de rutas y caminos, desborde de arroyos, sedimentación de depresiones, etc. 3.3.1 Causas de la erosión hídrica El (CRIE) afirma que la erosión puede tener varios orígenes y normalmente cuando nos encontramos frente a un proceso erosivo es por la combinación de varias de estas causas no por una sola de ellas. Aunque estos procesos pueden ser naturales, casi siempre encontramos la mano del hombre en su desencadenamiento. Nunca ha sido tan verdad como hoy en día la frase de que "Los bosques precedieron a la civilización, los desiertos la siguieron" (Chateaubriand). A continuación se analizan brevemente las principales causas de la erosión hídrica desde la perspectiva de (Cisneros , y otros, 2012). a) Clima El principal factor climático que influye en la erosión hídrica es la precipitación, y su energía cinética. En relación a su origen, las tormentas pueden clasificarse en los siguientes tipos: 11



Ciclónicas: Son las provocadas por los frentes de masas de aire con diferente temperatura y humedad y se caracterizan por abarcar grandes



extensiones de territorio. Convectivas: Se producen por el ascenso repentino de masas de aire caliente, son las tormentas de verano, son de extensión más localizada y



frecuentemente de alta intensidad. Orográficas: Se presentan cuando masas de aire húmedo son obligadas a ascender al encontrar una barrera montañosa. Su distribución también es errática, y de alta intensidad.

FIGURA 3: Impacto de las Lluvias en la Erosión (CRIE) El estudio de las precipitaciones es importante dentro de cualquier estudio referido al manejo de la erosión hídrica, ya sea a nivel de una cuenca, como así también a nivel regional. Dentro de la caracterización de las lluvias interesa conocer: 

Cantidad y distribución: Es el registro más fácil de obtener en estaciones del ferrocarril, servicio meteorológico, aeropuertos, estaciones experimentales, etc. La precipitación media y su distribución indica los períodos críticos en



cuanto a la ocurrencia de tormentas erosivas. Intensidad: La intensidad de una precipitación define la energía cinética que desencadena los procesos de desprendimiento y escurrimiento. Su caracterización ya fue discutida en el Capítulo 2, y luego se retoma su consideración al analizar los modelos de erosión. 12

b) Relieve Según (Cisneros , y otros, 2012) dentro del relieve el principal parámetro a tener en cuenta en los procesos de erosión hídrica es el grado o inclinación de la pendiente, la que se puede expresar en porcentaje o en grados sexagesimales, siendo el porciento de pendiente igual a la tangente del ángulo de inclinación de la misma (una pendiente del 5 % corresponde a un ángulo de inclinación de aproximadamente 3°; una pendiente de 100 % corresponde a una inclinación de 45°).

FIGURA 4: Pendiente (Cisneros , y otros, 2012) La longitud de la pendiente es otro factor que define la cantidad de erosión de una ladera y la velocidad terminal de la escorrentía. La exposición solar de la pendiente tiene importancia en zonas de montaña, ya que influye sobre la insolación, temperatura y humedad del suelo y por lo tanto, sobre la posibilidad de instalación de 66 Capítulo 3 la vegetación y la susceptibilidad a erosión. Por último la complejidad de la pendiente hace referencia a la mayor o menor uniformidad de gradientes, direcciones y longitudes, y es un parámetro importante de considerar al momento de planificar el control de la erosión mediante técnicas de manejo del relieve

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c) Suelo La erosionabilidad o erodabilidad del suelo es una medida de la susceptibilidad al desprendimiento y transporte por los agentes de la erosión. La erodabilidad es un efecto integrado de los procesos que regulan la absorción de la lluvia y la resistencia de las partículas del suelo al desprendimiento y posterior transporte. Estos procesos están influidos por las propiedades del suelo tales como tamaño de partículas, estabilidad de agregados, materia orgánica, cantidad y tipo de arcillas o por características edáficas que afectan la estructura del suelo y la transmisión de agua 

Factor vegetación (UNA) Nos dice que la cobertura vegetal también es factor importante, por suelos sin cobertura vegetal son más propensos a ser erosionados, influye mucho el tipo de vegetal que predomina en una cuenca los vegetales como las poaceas (pastos naturales, chilliguares controlan mejor la erosión hídrica).

FIGURA 5: Factor Vegetación (UNA) d) Sistema de producción

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Para (Cisneros , y otros, 2012) los sistemas de producción son las formas en que la sociedad hace uso de los recursos naturales de una cuenca, especialmente en este caso nos interesa la relación sociedad-naturaleza vinculada al uso y manejo de las tierras. Deben incluirse en este caso las interacciones del sistema agropecuario con el resto de los sectores de una sociedad (urbano, suburbano, industrial, extractivo, etc.) ya que es la interacción del conjunto la que define las formas de uso en un momento determinado de la evolución social. Cada sistema de producción incide de manera distinta sobre los demás componentes del sistema, pudiendo responder a las condiciones ecológicas del área, o estar definido por otros factores: económicos, de mercados, gustos personales, asesoramiento técnico, etc., que pueden hacer que la intensidad del proceso de erosión se vea modificada. El aspecto más directo del uso y manejo de los suelo sobre la erosión se relaciona con el efecto de protección de la superficie del suelo por la vegetación o restos de ella. Otros aspectos del uso y manejo de las tierras tienen relación con la presión de uso sobre ambientes naturales o seminaturales como las sierras, los pedemontes, las zonas boscosas y las riberas de los ríos y arroyos. La eliminación de la vegetación, el sobrepastoreo o la quema indiscriminada son factores que aceleran los procesos erosivos, e incrementan las tasas de sedimentación de tierras. La contaminación de cursos superficiales con nutrientes derivados de fertilizantes fosforados, con pesticidas y otros agroquímicos es otra de las consecuencias del incremento de los procesos erosivos. La sobreexplotación de áridos (arena para la construcción) o la minería a cielo abierto en ambientes serranos son otro de los factores que implican serios impactos ambientales negativos por el posible incremento en las tasas de erosión, en la degradación de cursos de agua y en la probable contaminación por fuente puntual. La disminución del nivel de base del río Cuarto por erosión de fondo, es una de las consecuencias importantes de los desajustes en el uso y manejo de tierras tanto en la región serrana, como en las cuencas agrícolas y en el propio lecho del curso.

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3.3.2 Efectos de la erosión. Según (CRIE) los efectos de la erosión son: 

La pérdida de fertilidad de los suelos: En las capas superficiales de los suelos se concentran gran parte de los nutrientes y humedad que las plantas necesitan para subsistir. La pérdida de estas capas por la erosión puede causar



que un suelo se vuelva estéril. La pérdida de recursos hídricos: La presencia de las plantas y las primeras capas del suelo son imprescindibles para que el agua de las precipitaciones se infiltre y recargue los acuíferos. Por tanto, un aumento de la erosión significa siempre una disminución en la recarga de los acuíferos y un riesgo para todos aquellos que se abastezcan de dichos acuíferos. Por otro lado la modificación que esto supone para los ciclos hidrológico y climático puede suponer graves



alteraciones de estos en el futuro. El aumento del riesgo de inundaciones catastróficas: Como ya hemos comentado en el apartado anterior la erosión disminuye la capacidad de un suelo para retener agua. La erosión propicia que durante las lluvias torrenciales que son tan comunes en nuestro territorio sea mayor la escorrentía superficial y que las avenidas de agua sean mayores. El resultado



es que las inundaciones son cada vez más catastróficas. La Colmatación: La erosión provoca que aumente la carga sólida que arrastran los ríos, es decir los limos, arenas, piedras. Esto provoca una serie de graves problemas. El primero de ellos es la colmatación de los lagos y lagunas. Es decir los materiales arrastrados por las corrientes de agua se depositan en estos humedales que acaban convertidos en barrizales inútiles para el consumo humano o animal y que alteran los ecosistemas de dichas áreas, porque reciben más aportes de los que pueden soportar manteniendo su equilibrio natural. Muchas veces esta carga sólida se acumula en las presas de los pantanos que pueden quedar inútiles en pocos años. Otro problema añadido del aumento de la carga sólida de los ríos, es que se enturbien las aguas costeras de las zonas donde desembocan. Estas aguas dejan de ser útiles para la pesca de bajura, ya que los peces huyen al cambiar las condiciones de su ecosistema y también pierden el atractivo turístico que puedan tener. La distribución de estos sedimentos por las corrientes litorales causa que algunos puertos sufran problemas de colmatación similares a los de los pantanos. 16

FIGURA 6: Erosión Hídrica (CRIE) Daños en infraestructuras y actividades económicas: El aumento de la carga sólida de las corrientes de agua aumenta el desgaste que ejercen sobre las construcciones humanas a las que afectan. El pilar de un puente se ve más dañado si el agua que le desgasta arrastra limos, piedras y arenas. También las cosechas se ven dañadas por el aumento de esta carga. Durante una inundación las tierras de cultivo o de vegetación natural pueden llegar a verse completamente cubiertas de sedimento lo cual daña a las plantas, transformando lo que podía ser un aporte natural de nutrientes en una capa de lodo y piedras que asfixia a la vegetación. Figura 7: Principales consecuencias de los procesos de erosión y sedimentación. (Cisneros , y otros, 2012)

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3.4. Tipos de erosión hídrica De acuerdo a la forma como tiene lugar la erosión, cabe distinguir los siguientes procesos de erosión hídrica, los cuales se discuten a continuación: 3.4.1. Erosión por salpicadura o impacto de gota de lluvia Según la UNAD, (2010) la gota de lluvia por acción de su impacto sobre la superficie del suelo desnudo, actúa compactando y destruyendo su estructura generando pequeños cráteres, haciendo saltar partículas a una cierta altura hasta de 61 cm y distancias laterales de 152 cm en terrenos planos las cuales son arrastradas por el flujo de agua siendo las arenas finas las más afectadas. El impacto de lluvia da origen al sellamiento de la superficie del suelo por formación de costras. A su vez, las costras incrementan el escurrimiento del agua en superficie. Este tipo de erosión se relaciona directamente con la intensidad de la lluvia y su energía cinética, e inversamente con la estabilidad de los agregados superficiales y la cobertura vegetal. Según Cisneros , J., Cholaky, C., Cantero Gutierrez, A., Jorge, G., Reynero (2012) en el caso de vegetación arbórea puede incrementar este tipo de erosión por la formación de gotas más grandes a partir del flujo de hojas (Morgan y Rickson, 1995).

UNAD, (2010)

Figura 9 Figura 8 estimo que en un suelo desnudo, las lluvias fuertes salpican

aproximadamente 25 t/ha de suelo. Ellison citado por Baver et al., 1973, propuso la ecuación para expresar la cantidad de erosión por salpicadura:

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Rivera ( 2007) identifica a E como la cantidad relativa de suelo salpicado en treinta minutos, K es una constante del suelo, V es la velocidad de la gota de agua en pies por segundo, d el diámetro de la gota en mm, e I es la intensidad de la precipitación en pulgadas por hora. Para edafologia (2008) el mecanismo que existe para evitar ese efecto es la presencia de biomasa vegetal la cual actúa como una cubierta protectora del suelo. La cubierta vegetal ejerce su acción a dos niveles: uno por encima del suelo y otro por debajo. En el primero, existe un efecto de intercepción de las gotas de lluvia y en el segundo interviene directamente el enraizamiento. 3.4.2. Erosión laminar Es una forma de erosión superficial que se produce por acción del escurrimiento. Después de una lluvia es posible que se pierda una capa fina y uniforme de toda la superficie del suelo como si fuera una lámina. Es la forma más peligrosa de erosión hídrica ya que esta pérdida, al principio casi imperceptible, pero es un proceso gradual y acumulativo

que sólo será visible cuando pasado un tiempo haya

aumentado su intensidad y en suelos con infiltración disminuida donde aflora el horizonte subsuperficial una vez se ha perdido el primer horizonte que es el horizonte agrícola.. Este proceso da origen a la erosión en surcos y posteriormente en cárcavas. Algunos autores denominan sheet erosion a la combinación de erosión por salpicadura y erosión laminar (Troeh et al., 1991), mientras que otros denominan a esta combinación como interrill erosion (Fangmeier et al., 2006). Este proceso produce una mayor pérdida neta de suelo que la erosión por salpicadura , siendo el tamaño de partículas más afectado el que se desprende debido a la energía de la lluvia. Morgan (1995) describe que algunos autores postulan que el flujo laminar no existe, y que en realidad son flujos turbulentos poco perceptibles, que van organizándose e incrementando su potencial erosivo a medida que se incrementa la velocidad del escurrimiento. La ecuación básica que describe este tipo de erosión fue propuesta por Watson y Laflen, (1986) citado por Fangmeier et al. (2006):

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Donde: Di = Tasa de erosión laminar en kg/m2 -s, Ki= Erodabilidad del suelo para erosión laminar en kg-s/m4 , i = Intensidad de la lluvia en m/s, siendo θ = pendiente en grados. Sf=factor de pendiente=1.05-[0.85 X exp (-4 X sen θ) Cisneros , J., Cholaky, C., Cantero Gutierrez, A., Jorge, G., Reynero (2012) mencionan que la pérdida de 1 cm de suelo superficial, representa la pérdida de 100 m3/ha. Ese suelo tarda aproximadamente 400 años en formarse. 3.4.3. Erosión por surcos Este tipo de erosión corresponde a procesos avanzados de erosión laminar una vez se ha perdido la capa orgánica del suelo y se empiezan a formar surcos por donde el agua debido al incremento de su caudal, la altura del agua y su velocidad, se pasa de un flujo de tipo laminar a uno concentrado generando cada vez mayor socavamiento. La UNAD, (2010) considera este tipo de escorrentía concentrada, tiene una mayor capacidad de desprendimiento y de transporte que el flujo laminar, con lo cual las tasas de erosión por este mecanismo se incrementan, pasando el flujo de tipo subcrítico a supercrítico. Suele denominarse a la erosión en surcos como aquella que el productor puede “borrar” con los implementos de labranza en pendientes menores de 20%. Es causada por escurrimiento concentrado del agua, que forma surcos más o menos paralelos, independientes y durables. Los cultivos sembrados en sentido de la pendiente facilitan la concentración de agua de escorrentía formando surcos. En pendientes menores de 20% los surcos pueden ser borrados con herramientas de labranza para evitar que aumenten de tamaño hasta formar cárcavas. Según la

UNAD, (2010) El mecanismo de erosión en surcos requiere la

formación de una pequeña “cabecera” que produce una erosión retrocedente (en sentido contrario al flujo). La velocidad de avance del surco depende de la cohesividad del material de suelo, la altura del salto de agua en la cabecera del 20

surco y el caudal y velocidad del flujo. La erosión en surco es la predominante en la mayor parte de los suelos. Es una función de la fuerza de corte del escurrimiento concentrado en surcos ζ y de dos propiedades del suelo: la erodabilidad del suelo para erosión en surcos Kr, y la resistencia al corte crítica del suelo ζc es decir aquella resistencia del suelo debajo de la cual el desprendimiento es despreciable. De acuerdo a esta relación, sólo habrá erosión si la fuerza de corte del escurrimiento ζ supera a la resistencia al corte crítica del suelo ζc. La relación entre estas variables se indica en la siguiente expresión (Fangmeier et al., 2006):

Donde: Dr = Tasa de erosión en surcos en kg/m2 -s, Kr = erodabilidad del suelo para erosión en surcos en s/m, ζc = resistencia al corte crítica, debajo de la cual no hay desprendimiento en Pa, Qs= contenido de sedimentos en el flujo de escorrentía por surcos en kg/m-s Tc = capacidad de transporte de sedimentos en los surcos en kg/m-s, ζ

=

fuerza

de

corte

hidráulica

del

escurrimiento en siendo: ρ = densidad del agua en kg/m3 g = aceleración de la gravedad en m/s2 r = radio hidráulico del surco en m s = gradiente hidráulico del flujo en surcos (similar a la pendiente del terreno). El término 1-Qs/Tc indica que cuando el contenido de sedimentos en el flujo Qs es igual a la capacidad de transporte Tc, el flujo está saturado y la erosión se hace 21

cero, inversamente cuando el contenido de sedimentos en el flujo es bajo (“agua clara”) la capacidad de erosión es máxima.

Figura 11 Figura 10 surcos 3.4.4. Erosión Surcos en cárcavas Rivera (1996) refiere que la erosión en cárcavas corresponde al grado más avanzado de los procesos erosivos. En éste punto los surcos se juntan formando zanjas de gran tamaño que impiden el uso agrícola. Las cárcavas, son definidas como zanjas más o menos profundas originadas por socavamientos repetidos sobre el terreno, debido al flujo incontrolado del agua que escurre ladera abajo (agua de escorrentía).Cuando evolucionan con crecimiento hacia arriba y hacia los lados de la ladera, toman el nombre de cárcavas remontantes. Según Fangmeier et al. (2006) la tasa de erosión en cárcavas depende del potencial de generación de escurrimiento de la cuenca, del área de drenaje que recibe la cárcava, del material del suelo y subsuelo, de la forma que toma la sección y de la pendiente del terreno La forma y profundidad que adoptan las cárcavas está determinada por el tipo de material del suelo y su grado de cohesión. Para materiales poco cohesivos, la forma tiende a ser en “u”, mientras que para materiales más resistentes la forma 22

típica es en “v”. Frecuentemente el piso de la cárcava asienta sobre mantos de tosca calcárea cementados, retardando su avance en profundidad y dificultando la estabilización mediante vegetación. Las cárcavas puede generarse en un quiebre de pendiente, y que produce una cabecera de corte o cabecera que avanza en forma retrocedente, es decir en dirección contraria al escurrimiento. Esto ocurre debido a la formación de una cascada o salto de agua que va erosionando el piso de caída del agua, y generando un debilitamiento del subsuelo por salpicadura, y una reducción de la resistencia al corte de la masa por humedecimiento. En estas condiciones se producen caídas de bloques en la cabecera que va produciendo el avance retrocedente. Cisneros , J., Cholaky, C., Cantero Gutierrez, A., Jorge, G., Reynero (2012) indican que las cárcavas pueden estar activas, cuando la cabecera avanza y el fondo (o piso) de la cárcava genera nuevas cabeceras internas, o inactivas cuando tanto la cabecera como el piso están vegetados. La ciencia ha desarrollado algunos modelos de predicción de la erosión en cárcavas (Kirby y Morgan, 1994). La expresión siguiente considera el tamaño de la cuenca y la precipitación mínima como factores que regulan el avance de las cárcavas (SCS, 1966, citado por Kirby y Morgan, 1994): Donde: R = avance promedio anual de la cabecera en m A = área de desagüe de la cuenca por encima de la cabecera en m2 y P = precipitación total de lluvias de 24 horas igual o mayor a 12,7 mm para un período determinado, convertida a una base anual promedio en mm.

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Figura 12

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3.4.5. Erosión por movimientos en masa Cisneros , J., Cholaky, C., Cantero Gutierrez, A., Jorge, G., Reynero (2012) menciona que este tipo de erosión implica el desplazamiento de grandes volúmenes de material en condiciones especiales de humedad, pendiente y tipo de suelo. Los movimientos en masa se producen frecuentemente en suelos someros, asentados sobre un material impermeable, como rocas graníticas, bajo fuertes pendientes. En estas condiciones el material “fluye” sobre la interfase suelo-roca por un efecto mecánico de disminución de la resistencia al corte, aumento del peso y lubricación del o entre ambas capas. Las condiciones de manejo influyen además sobre este tipo de pérdida de suelo, en especial el desmonte de áreas en pendiente, con la consiguiente pérdida de propiedades mecánicas del sistema suelo-planta, por falta de anclaje y reforzamiento del volumen de suelo por las raíces. El fuego y el sobrepastoreo son factores que inciden en la eliminación de la vegetación, y en la generación de escurrimientos, y, por lo tanto, en los riesgos de ocurrencia de estos fenómenos. Este tipo de fenómeno ha dado lugar a eventos catastróficos en cuencas torrenciales de todo el mundo, en donde recibe variadas denominaciones: coladas de barro, flujos de lodo, desprendimientos de ladera, aluviones, remoción en masa, etc. 3.4.6. Erosión de cursos permanentes Los bordes y fondos de ríos y arroyos son las zonas de la cuenca más susceptibles a la erosión en virtud de su proximidad al cauce y a que deben soportar la máxima energía de las crecientes, ya que son los lugares de traslado y concentración de escurrimientos.

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La erosión de márgenes se produce en el pie del río debido a la acción erosiva de la corriente que desestabiliza la base y produce el desmoronamiento del resto de la margen, en forma similar al mecanismo descripto para la erosión en cárcavas. Este mecanismo se da típicamente en los sectores cóncavos de meandros o curvas de ríos de llanura, y es responsable del avance (también llamado corrimiento de meandros) del meandro sobre otras tierras. Es un fenómeno relacionado estrechamente a la eliminación de la vegetación de la zona de riberas de la mayor parte de los ríos, causada por el avance de la frontera agrícola y la sobreexplotación del recurso forestal, arbustivo y herbáceo de los denominados bosques en galería. Un curso puede estar en equilibrio si el nivel medio de la margen y el fondo no varían; se está erosionando si este nivel disminuye, y se está sedimentando si aumenta.

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IV. CONCLUSIONES 1. La erosión hídrica es el proceso por el cual se produce el desprendimiento, transporte y depositación de las partículas de suelo por acción de las gotas de lluvia, la escorrentía y la gravedad. 2. Las causas de la erosión hídrica principalmente son el clima, cuyo factor relevante es la precipitación y la energía cinética que posee; también se encuentra el relieve, siendo el grado de inclinación de la pendiente y la longitud de la misma las que determinan la erosión. El tipo de suelo es otra causa principal, ya que el tipo de partícula del cual está conformado determinará su estabilidad frente al agua. Por otro lado, el sistema de producción o el uso de los recursos naturales por el hombre en una cuenca, definirá también el grado de erosión de dicha cuenca. 3. Entre los efectos trascendentales de la erosión hídrica destacan, la perdida de fertilidad de los suelos, ya que son las capas superficiales las que poseen gran parte de los nutrientes que servirán luego para el desarrollo de la vegetación. Otra consecuencia negativa de la erosión es el aumento del riego por inundación y el deslizamiento de tierras provocando catástrofes como huaicos. Entre otras consecuencias se encuentran la colmatación en lagos, lagunas y represas producto de la acumulación de material erosionado. 4. Se identificó 6 tipos de erosión hídrica 5. Se concluye que la erosión laminar es la forma más peligrosa de erosión hídrica ya que esta pérdida, al principio casi imperceptible, pero es un proceso gradual y acumulativo que sólo será visible cuando pasado un tiempo haya aumentado su intensidad.

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V. BIBLIOGRAFIA 1. Almorox, J., López, F., & Rafaelli, S. (2010). LA DEGRADACION DE LOS SUELOS POR EROSION HIDRICA (Primera ed.). España: edit.um. 2. Cisneros , J., Cholaky, C., Cantero Gutierrez, A., Jorge, G., Reynero, M., Diez, A., & Bergesio, L. (2012). Erosion Hidrica "Principios y tecnicas de manejo" (1 era ed.). Rio Cuarto, Cordoba, Argentina: UniRio. Recuperado el 06 de Junio de 2015, de http://www.todoagro.com.ar/documentos/2013/Erosion_Hidrica.pdf 3. CRIE, C. R. (s.f.). Erosión Hídrica y Colmatación. http://www.crie.uji.es/agua/erosion.html. 4. UNA, U. N. (s.f.). Manejo y Conservación de Suelos. http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/erosion-hidrica/erosion-hidrica.pdf. 5. Facultad de Ciencias. (s.f.). Edafologia. Recuperado el 06 de Junio de 2105, de Erosion: http://edafologia.fcien.edu.uy/archivos/EROSION.pdf 6. UNAD. (s.f.). Universidad Nacional Abierta Y a Dsitancia. Obtenido de Erosion Hdrica: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30160/leccin_17_erosin_hdrica.html

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