control de sedimentos y erosión en la restauración
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Control de sedimentos y erosión en la restauración hidrológico forestal de Saldaña (Palencia)
Autor. Iván Ramos Diez (1)
Otros autores. Joaquín Navarro Hevia (1)
Daniel Bartolomé San Miguel (1)
Virginia Díaz Gutiérrez (2)
Jorge Mongil Manso (2)Jorge Mongil Manso ( )
13 de junio de 2013, Vitoria
Centro de Trabajo. 1 Unidad de Hidráulica e Hidrología. E.T.S.I.I.A.A. Universidad de Valladolid2 Grupo de Hidrología y Conservación. Universidad Católica de Ávila
INTRODUCCIÓN
La erosión hídrica: Erosión en cárcavas
Las badlands, ocupan una superficie entorno al 5% en el sur de Europa, siendo la fuente principal desedimentos dentro de sus cuencas, alcanzando tasas de hasta el 80 %de total.sedimentos dentro de sus cuencas, alcanzando tasas de hasta el 80 %de total.
Tasas erosivas de referencia en badlands en España:
- Hasta 77 t · ha-1 · año-1 en badlands desnudas (Desir y Marín, 2009)
- Hasta 63 t · ha-1 · año-1 en badlands con vegetación (Martínez-Casasnovas et al., 2009).
INTRODUCCIÓN
La erosión hídrica: Erosión en cárcavas
En el entorno de Saldaña (Palencia) se extiende una zona de badlands, que desde el siglo XVIII constituía unpaisaje abarrancado e intensamente desertizado que originaba graves problemas tanto en infraestructuraspaisaje abarrancado e intensamente desertizado que originaba graves problemas tanto en infraestructuras(carreteras y canales de riego) como en las aguas (abastecimiento), interfiriendo de manera intensa en la vidade las poblaciones próximas (Navarro et al., 2012)
INTRODUCCIÓN
La restauración hidrológico-forestal de Saldaña
- Motivación Graves problemas en la calidad de las aguas y daños en infraestructuras.La Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) plantea su restauración.
- Proyectos de restauración
· Proyecto de Ayerbe 1930Diques de manpostería
g i dSuperficie abarcada 3 km2
· Proyecto de Ayerbe 1930
· Proyecto de Azcarretazabal 1963
gavionadaFajinas y palizadas
Revegetación de vertientes
Incluido el cauce del río Carrión
INTRODUCCIÓN
La restauración hidrológico-forestal de Saldaña
- Situación actual
Inventario (Martínez de Azagra et al., 1997): 107 diques (102 de 1930 y 5 de 1963)
Alto grado de control del proceso erosivo Estabilidad Estabilidad
Motivación estudio:
Analizar la efectividad de los diquesf t l t l t i dforestales ante la controversia generada
OBJETIVOS
•Estimar el volumen de sedimentos retenidos por
los diques de una cárcava modelo (cárcava 20).
•Estimar tasas erosivas a partir de la retención de
sedimentos para esta cárcava modelo.
•Analizar el cambio morfológico sufrido en esta
cárcava modelo y extraer conclusiones.
•Evaluar la variación de la cubierta vegetal y su
influencia en la producción de sedimentos.
•Analizar y contrastar los resultados obtenidos para esta cárcava modelo de la restauración y
compararlos respecto a los obtenidos por otros autores para otras regiones de España.
ZONA DE ESTUDIO
- Situación
- Clima: Mediterráneo continental.Pmedia: 528,1 mm (1945 – 2009) Tª media: 9,5 ºCAcusada irregularidad pluviométricaErosividad lluvia: 62 hJ·cm·m-2·h-1 (Baja – Moderada)
Geológia: Zona de transición entre los aluviones del Cuaternario y la cobertera
PERFIL LONGITUDINAL
960- Geológia: Zona de transición entre los aluviones del Cuaternario y la cobertera de sedimento arcilloarenoso y acarreos cuarcíticos del Páramo del Terciario (Mioceno y Cuaternario)
- Suelos: Pobres en materia orgánica. Texturas ricas en arcillas. 900
910
920
930
940
950
Alti
tud
(m)
Baja CRA (50 mm). Factor K de la USLE medio: 0,39 – 0,54 t·m2·h·ha-1·hJ-1·cm-1 (medio-alto) .
- Hidrología: Cuenca de relieve pronunciadoPendiente media del 52,16% → Alta torrencialidad.
9000 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275
Distancia (m)
Perfil longitudinal diques
METODOLOGÍA
- Análisis de la cartografía Cartografías (en gris seleccionadas)
Ayerbe 1930 Vuelo 1946
Ráster 1/50000 Vuelo 1956Ráster 1/50000 Vuelo 1956
Ráster 1/25000 Vuelo 1984
ITACyL 1/10000 Ortofoto 2001
IGN mdt 5m Ortofoto 2011Ayerbe 1930 IGN, MDT 5m
- Caracterización hidrológica (Martínez de Azagra y Navarro, 1996)· Parámetros físicos de la cuenca· Parámetros de la red de drenaje
- Localización de diques (GPS Garmin E-trex Vista)
METODOLOGÍA
- Diques medidos
METODOLOGÍA
- Análisis de las metodologías existentes
Para cuantificar los sedimentos se analizaron las metodologías utilizadas hasta la fecha.
Castillo et al (2007) Romero et al (2008)Castillo et al. (2007) Romero et al. (2008)
Métodos prismáticos
Instrumentos empleados para ejecutar las mediciones.
psimples
Problemas cuando la cuña se GPS: problemas de precisión asociados a la coberturaCinta métrica
Instrumentos y medidas más precisas para aproximar
presenta en dos cauces o no termina en un punto final
conocido
Instrumentos y medidas más precisas para aproximar más a la realidad la cuña de sedimentos
De aquí surge la metodología de Díaz et al. (2012) e aqu su ge a etodo og a de a e a ( 0 )
METODOLOGÍA
- Determinación del volumen de sedimentos retenidos por los diques
Metodología planteada por la Unidad docente de Hidráulica e Hidrología de la E.T.S.I.I.A.A. de Palencia(Universidad de Valladolid) en colaboración con el grupo de Hidrología y Conservación de Suelo de laUniversidad Católica de Ávila. (Díaz et al, 2012a)( , )
Levantamiento topográfico con estación total (Leica TC -307)
Itinerario abierto
O g fí Orografía y vegetación
Comprobación pentre estaciones
Sección aguas abajo Pendiente del cauce Superficie cuña de sedimentos
Datos levantamiento topográfico
Sección aguas abajo Pendiente del cauce Superficie cuña de sedimentos
METODOLOGÍA
- Trabajo de gabinete Cubicación de los sedimentos Análisis de secciones
Á)4·(6/ 21 mBBBhV Fórmula del prismoide
Ejemplo: Dique 43
Sección Área (m2)
1 12,5539
2 12,4788
3 11,8089
4 7,9131
5 6,5165
6 4,6410
7 4 07767 4,0776
8 3,1768
9 1,4283
10 0,7530
11 0,3003
12 0,1049
V (m3) 192,7670
METODOLOGÍA
- Caracterización de los sedimentos
· Textura Análisis de suelos ITAGRA c.t
· Densidad aparente Método de los cilindros
Tres muestras diquedique
Evaluación morfológica y vegetación- Evaluación morfológica y vegetación
· Goerreferenciación de vuelos (IlWIS 3.3 Academic)
· Análisis de imágenes con gvSIG (1.11) Secuencia evolutiva Análisis de imágenes con gvSIG (1.11) Secuencia evolutiva
RESULTADOS
31 8935,00
- Evaluación morfológica
- Evolución en superficie
31,89
20,79
16,98 15,5614,14
19,75
10 00
15,00
20,00
25,00
30,00
,
ción
anu
al (m
2 /año
)
0,00
5,00
10,00
1930-1946 1946-1956 1956-1984 1984-2001 2001-2011 1930-2011
Periodo
Varia
c
Evolución en perímetro
3,21
2 00
2,50
3,00
3,50
ual (
m)
- Evolución en perímetro
EYEN
DA0,81 0,68 0,62
0,14
0,64
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
Vari
ació
n an
u
Ambos parámetros tienden a estabilizarse
en torno a 1984
LE1930-1946 1946-1956 1956-1984 1984-2001 2001-2011 1930-2011
Periodo
La tasa de retroceso media es de 2,5 cm · año -1
Valor muy estable ya que la cabecera aún no esta revegetada y sigue activo el proceso erosivo
RESULTADOS
- Evaluación de la evolución de la superficie ocupada por la vegetación
67,06
33,82
0,00
Año 1956
Año 1946
Año 1930
AÑO 1930 AÑO 1946 AÑO 1956AÑO 1930 AÑO 1946 AÑO 1956AÑO 1930 AÑO 1946 AÑO 1956AÑO 1930 AÑO 1946 AÑO 1956AÑO 1930 AÑO 1946 AÑO 1956
87,01
86,11
84,78
Año 2011
Año 2001
Año 1984
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
% superficie con vegetación
Año 2011
AÑO 1984 AÑO 2001 AÑO 2011AÑO 1984 AÑO 2001AÑO 1984 AÑO 2001AÑO 1984 AÑO 2001 AÑO 2011AÑO 1984 AÑO 2001
Se estabiliza en torno a 1984
Posiblemente los diques ya estaban totalmente colmatados y el proceso
estabilizado
Se ha constatado que en 1989 los diques se encontraban en un estado similar al actual en cuanto a la retención de sedimentos de trata en cuanto a la retención de sedimentos de trata.
RESULTADOS
- Volumen retenido, peso y densidad aparente de los sedimentos
Dique Volumen (m3) Densidad (t/m3) Masa (t)
Nº 42 169 51 1 46 247 48N 42 169,51 1,46 247,48
Nº 43 177,02 1,38 244,28
Nº 44 192,77 1,49 287,22
Nº 45 79,38 1,49 118,28
Estos valores no se corresponden con la
totalidad de sedimentos producidos ya que se
producen perdidas de las Nº 46 70,92 1,46 103,55
Total 689,60 1,46 (media) 1.000,81
Desviación típica 57,99 0,05 83,37
Coeficiente de variación (%) 42 04 3 09 42 15
producen perdidas de las fracciones de suelos más finas por la porosidad del
dique y el caudal circulante.
Coeficiente de variación (%) 42,04 3,09 42,15
Intervalos confianza (95%) (65,92;209,92) (1,40;1,51) (96,64;303,68)
- Tasas erosivas obtenidas
Desde construcción hasta colmataciónDesde construcción hasta la actualidad
· Peso de los sedimentos: 1000,81 tS f 2 6 8
· Peso de los sedimentos: 1000,81 tS f 2 6 8
Desde construcción hasta colmataciónDesde construcción hasta la actualidad
· Superficie controlada: 2,678 ha· Años transcurridos: 77
· Superficie controlada: 2,678 ha· Años transcurridos: 49
4 85 tha-1 año-1 7 63 tha-1 año-14,85 t·ha-1·año-1 7,63 t·ha-1·año-1
CONCLUSIONES
- La efectividad de los diques forestales en la retención de sedimentos es un hecho, pues se constata que hanacumulado un millar de toneladas entre 1930 y el momento actual.
- Esta labor de retención ha permitido obtener un umbral medio mínimo de tasas de erosión en la zona de 7tha-1año-1 entre 1930 y 1984, lo que supone una pérdida grave de terreno desde el punto de vista de laformación y conservación del suelo.
S h d t t d f t di i ió d l t d i ió f lógi gú d ll b l i- Se ha detectado una fuerte disminución de las tasas de variación morfológica según se desarrollaba el pinarinstaurado, tanto en superficie como en perímetro, para la cárcava modelo analizada.
- La retención de los sedimentos por los diques y la recuperación del bosque en una extensión superior al 80%han contribuido a la estabilidad hidromorfológica de la cuenca y su drenaje asociado a la prácticahan contribuido a la estabilidad hidromorfológica de la cuenca y su drenaje asociado, a la prácticadesaparición de los fenómenos erosivos y a la transformación de un paisaje intensamente desertificadodesde hace más de ochenta años.
AgradecimientosA D. Luis José Ortiz Sanz y D. Francisco Javier Sanz Ronda por la ayuda prestada en A D. Luis José Ortiz Sanz y D. Francisco Javier Sanz Ronda por la ayuda prestada en los trabajos topográficos.
COMPARATIVA METODOLOGÍAS
Dique
Volumen (m3)
Metodología empleada
Castillo et al. (2007)
DiferenciaRomero (2008)
Diferenciap ( ) ( )
42 169,5063 177,7093 - 8,2030 132,4026 45,3067
43 177,0155 155,0497 21,9658 126,3807 50,6348
44 192,7672 158,8408 33,9264 110,2879 82,4793
45 79,3799 58,7909 20,5890 59,5794 19,8005
46 70,9217 75,0774 - 4,1557 73,5382 - 2,6165
Total 689,5906 625,4680 64,1226 502,1888 187,4018
Media 137,9181 125,0936 12,8245 100,4378 37,4803
•Volumen total retenido con la metodología aplicada: 689,59 m3
•Castillo et al. (2007): 9,3 % menos de sedimentos retenidos.
• Romero et al (2008): 27,2% menor de sedimentos retenidos