ESTUDIO DEL INDICE DE EROSION PLUVIAL EN COTOVE(Estudio preliminor)

Alberto Machado S.

RESUMEN

El trabajo empieza por informar brevemente sobre las realizaciones del subproyecto 1, con los prim eros e s ­t u d i o s y resultados del El en Colombia, sustentados en 1975 y basados ^n los registros pluviográficos del Ob­servatorio m eteorologico de Bogotá (Cundinamarca). La parte restante se encarga de los logros del subproyec to 2, escrita con el fin de presentar, en primera apro ximación, los valores del E l, basados en los registros^ pluviográficos de la Estación meteorológica de Cotove (Santa Fe de Antioquia).

Los resultados hasta e l presente son :

P ro fesor Asociado. Departamento de Ciencias de la T ie rra . Facultad de Ciencias - Universidad Nacio­nal de Colombia. Medellin.

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Durante los 2 prim eros anos de investigación los E l de los aguaceros de Cotové se muestran más altos y peli grosos que los de Bogotá. En el año de 1976/77 el11,7% de los aguaceros desarrollan e l 50,2% del El.

Las manifestaciones del E l, durante los 2 años estu - diados, bien que se repitan a corto o a largo plazo, indican que se debe tener cierto cuidado con el uso y tratamiento del suelo.

Finalmente se recomienda la continuación de la inves­tigación del El por algunos años más, con e l fin de de fin ir m ejor sus características sobre bases de probabi­lidad y tiempos de retorno.

ABSTRACT

This work- reviews b rie fly the firs t El results obtained in Colombia, presented in 1975 and based on pluviogra phic data from the m eteorological observatory o f Bogo tá (Subproyect 1). The main part of this work deals with the results obtained from pluviographic reg isters of Cotové (Santa Fe de Antioquia) and gives as a first aproximation the El values for the region.

El values found during the firs t 2 years for Cotove are higher and more dangerous than those for Bogota, In the 1976 - 1977 period, 11,7% of the storm rains de­veloped 50,2% of the E l value.

El manifestations during the 2 years studied, whatever the repetiton time be, indicate that it is necesary to

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take care with the use and management of the soil.

Finally, it is recomended to continue with the El in­vestigation a few years more in order to define better the E l characteristics on a probability base and re - turn times.

I . - INTRODUCCION

A fines del mes de agosto de 1975 tuvo lugar en M e­dellin el V Congreso Latino Americano de la Ciencia del Suelo y IV Coloquio sobre Suelos. En esta opor­tunidad se presentó un trabajo con el fin de iniciar el estudio del índice de erosión pluvial en Colombia - (Machado, S. y Machado, M. 1975). Los autores to­maron esta decisión en vista de la carencia absoluta de datos cuantitativos relacionados con la intensidad y distribución del poder erosivo de las lluvias en el país. E l trabajo será publicado en e l volumen VIII de la revista Suelos Ecuatoriales.

Antes de escrib ir el informe de progreso correspon - diente al estudio del índice de erosión pluvial en Coto- vé, subproyecto 2, se presenta un resumen del trabajo sustentado en 1975, subproyecto 1.

La introducción se centraliza en el planteamiento de la necesidad de adelantar investigaciones dirigidas hacia el conocimiento de los índices de erosión pluvial en va rias regiones de Colombia, mediante la determinación del producto ExI, comunmente escrito E l. En donde E representa la energía cinética de las lluvias en kgm/rr"; e L la intensidad crítica de ellas, sobre máximas en 30 minutos, expresada en mm/hora.

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La revisión de literatura incluye las citas de 41 tra ­bajos, utilizados con e l fin de dar a conocer e l desen volvim iento y la aplicación de las investigaciones so - bre el poder erosivo de las lluvias. (Musgrave, 1947. W ischmeier and Úhland, 1958. W ischm eier, 1959). La parte suplementaria incluye 19 re ferencias, dada la im portancia de los d iversos temas tratados por los auto­res.

El m aterial utilizado se toma de la Revista T ierras y Aguas (Salamanca y C sorio , 1944). Consta de 21 aftos de reg istros pluviográficos realizados por e l O bserva­torio Meteorológico de Bogotá (Colombia): 1923 a 1943. S° procesan 173 aguaceros, puesto que, durante el pe­ríodo de tiempo indicado, alcanzan los reg istros míni­mos: 12,7 mm de lluvia y una duración no in ferior a 30 minutos (W ischmeier y Smith, 1958).

El método sigue los delineamientos de los autores (W ischmeier y colaboradores, 1958; 1959; 1962; 1965).

El El, calculado con los datos de los 173 aguaceros procesados, alcanza a dar (143,63 t 104,08) k g m / m 2 x mm/hora. Físicamente varía entre 0,00 y 403,80. La distribución mensual del poder erosivo local se acen - túa durante los meses de feb rero , m arzo, abril, octji bre, noviembre y d iciem bre. Especialmente en m ar­zo y noviembre es probable que los aguaceros, dado su alto E l, constituyan una amenaza más peligrosa pa ra la comunidad, es dec ir, para e l suelo, e l hombre, los animales, etc. La curva calculada por magnitu - des, permite establecer e l valor del E l con e l grado de probabilidad deseado y los períodos de retorno c o ­rrespondientes.

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La falta de estudios realizados por el mismo método en otras localidades de Colombia, no permite conocer y discutir el aspecto de las lineas isoerosivas y m e­nos el de la imagen de las regiones caracterizadas por la misma distribución mensual del E l.

Las conclusiones son obvias. Sólo con un mayor acopio de datos de otras estaciones m eteorológicas, con ve - nientem^nte distribuidas en el país, se podrá conocer mejor nuestro medio, en el aspecto del poder erosivo de las lluvias, y planificar adecuadamente el uso de los suelos sin tanto peligro de que pierda fácilmente su capacidad natural y relativa para la producción de alimentos.

Finalmente se hace el resumen y se presenta la biblio grafía.

El subproyecto 2 persigue los siguientes objetivos:

A. Entregar, en primera aproximación , los resultados dol E l obtenidos con los datos correspondientes a 2 años de registros pluviográficos de la Estación meteorológica ubicada en la finca Cotové de la Universidad Nacional de Colombia.

B. Hacer resaltar que, dada la trascendencia del tra­bajo y la urgencia de conocer las magnitudes y la distribución del EI en e l país, se requiere la co ­laboración activa de Corporaciones e investigadores interesados en esta clase de disciplinas, mediante el aporte de registros pluviográficos adecuados y/o del desarrollo de otros subproyectos : 3; 4; etc.que sigan e l mismo método, hasta lograr conseguir una

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documentación amplia capaz de indicar regional­mente las modalidades del E l en Colombia. En consecuencia, no hay cosa de importancia que pueda ser hecha por una sola persona. Los inte­resados en colaborar en la investigación propues ta pueden so lic itar copia del proyecto, o facilitar fotocopias de pluviogramas de 10 mm.

El informe de progreso 1 del subproyecto 2 , sobre e l estudio del índice de erosión pluvial en Cotové se pre senta a continuación. —

La finca Cotové pertenece al municipio de Santa Fe de Antioquia, vereda Espinal. Está localizada a unos 2 km de la cabecera de dicho municipio. Sus tierras participan de estribaciones de la cord illera occidental de Colombia y de terrazas del Rio Tonusco, afluente del Río Cauca por su ribera izquierda. Posee una temperatura superior a 24°C. Precipitación promedia anual entre 1.000 y 2.000 mm. Altura de 625 metros sobre el nivel del mar. De acuerdo con el sistema de clasificación ecológica de Holdrige, la finca se encuen tra en la zona de vida bosque seco tropical (bs-T ). Es tos datos se extrajeron del trabajo sobre e l reconocí - miento detallado de los suelos de Cotové (Medina y He rrón , 1972). ~

La figura 1 señala la localización de Cotové y Bogotá en los Departamentos de Antioquia y Cundinamarca, respectivamente (Colombia).

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I I . - REVISION DE LITERATU RA

A l final se presentan las referencias más íntimamen­te relacionadas con el estudio del índice de erosión pluvial. El subproyecto 2 Cotové marcha con las mis mas bases de la bibliografía presentada en el texto del subproyecto 1 Bogotá.

I I I .- M ATERIAL Y METODO

A. M ATERIAL

1. Datos:Los datos procesados proceden de los regis - tros pluviográficos de 10 mm. enviados al Himat por la Estación m eteorológica de Coto­vé. A los originales se les toma una fotoco­pia, antes de rem itirlos al Instituto de Hidro­logía, Meteorología y Adecuación de T ie rra s .

2. Las fotocopias:Las fotocopias han sido facilitadas por e l L ic . Augusto Girón J. del laboratorio de Riegos y Drenajes de la U. Nal. Medellíh con autoriza­ción del I .A . MS Fabio Bustamante B. El au­tor expresa su agradecim iento por esta colabo­ración. Simultáneamente lo hace extensivo a los encargados del manejo del pluviógrafo en la Estación Cotové.

B. METODO.

El método empleado para calcular los valores del

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El se encuentra en e l texto del subproyecto 1. (Machado, S .A . y Machado, M. L .F . , 1975). Ha sido aplicado con buenos resultados en E .E .U . U., su país de origen. Posteriorm ente en México, Costa Rica, Puerto Rico y Perú (Amézquita, C .K y Forsythe, W. M. , 1975). Para el subproyecto 2 Cotové, se informa sobre los siguientes puntos :

1. Aguaceros procesados;De acuerdo con las normas trazadas por los autores del método (W ischmeier y Smith,1958; W ischmeier, W. H. 1959), lo más conveniente es trabajar con los datos de los aguaceros de 12,7 mm. y más, siempre y cuando su dura­ción alcance a ser de 30 minutos como míni - mo.

En el caso de la Estación Cotové se procesan 24 aguaceros, comprendidos entre Julio/75 a Junio/76, todos sobre los requisitos mínimos. En el afio contado de julio/76 a junio/77, e l total de aguaceros fue de 17. De estos sólo 4 indican lluvias un poco menores de las toma das como lím ite in ferior, con los siguientes va lo res : 12,3; 12,1; 11,6 y 10,8 mm. Sin era bargo, la duración excedió a los 30 minutos en todos y c/u de los 17 casos.

2. Incrementos:De los pluviogramas se toman los incrementos i de las lluvias, en mm, para períodos de tiem po de 10 minutos. En algunos casos, e l prime ro y el último período de tiempo es menor de 10 minutos, según la indicación de la iniciación y terminación del aguacero.

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Energía cinética de cada incremento i:La Ec. de cada incremento i_ se obtiene al ver ifica r e l producto Y . i , en donde Y= 1,214 + 0,887 log. b (Dourojeanni y Paulet, 1967).

Ec. total del aguacero. La Ec. total del agua cero se determina al sumar todos los valores dados por los productos individuales Y . i , se - gún el numeral 3 anterior. El total hallado,ES, expresa la Ec. desarrollada por el aguacero en kgm/m^.

Intensidad critica : De acuerdo con e l método indicado en el texto del subproducto 1 (Machja. do S. y Machado M . , 1975) se toma la máxi­ma en 30 minutos. E l resultado se m ultipli­ca por 2 para obtener _I en mm/hora (Douro - jeanni y Paulet, 1967).

El de un aguacero: E l índice de erosión plu­via l ó poder erosivo de las lluvias está dado por la Ec. total de e llas , E_, multiplicada por su intensidad crítica , L En consecuencia, la variable El expresa kgm/m^ x mm/hora.

El Factor R de la fórmula general de la h idro- erosion: El factor j í que encabeza las varia - bles independientes en la fórmula general de la hidroerosión y que comunmente se denomina "Factor de llu v ia ", se conoce al sumar todos los valores El determinados en los 12 meses de un año. Estos pueden ser de enero a di - ciem bre; de marzo de un año a febrero del s i­guiente, etc.

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8. Distribución del Factor de lluvia R los 12 meses del año: La distribución dp P en los 12 meses del afio consiste simplemente en asignarle a cada mes los valores El que le correspondan. Pueden ser de un solo aguace^ ro ó de varios.

La figura 2, que se encuentra más adelante, presenta las variaciones e intensidades men­suales del El a través del afio.

IV .- RESULTADOS

En la Tabla 1 se dan los valores del Factor de lluvia R. Se observa que durante e l afio contado de julio/76 a junio/77 se procesaron 17 aguaceros con un factor de lluvia _R alto, de 424,98 kgm/m2 x mm/hora. En cambio, para el año comprendido entre julio/75 a ju- nio/76, e l número de aguaceros fue mayor y se obtu­vo un R de solo 318,99 kgm/m2 x mm/hora, es de­c ir , menor al del segundo afio considerado. Sin em ­bargo, también es relativamente alto y peligroso.

En la Tabla 2 se dan las características cuantitativas y las temporadas de los 2 aguaceros de mayor poder erosivo en cada año analizado.

Los datos sem estrales consignados en la Tabla 2 son aún más importantes, especialmente on el conjunto del último sem estre/76 y prim ero del/77. El Ej alcanza 424.98 kcm/m2 x mm/h (Tabla 1) y los 2 aguacerosde mayor poder erosivo , de los 17 procesados, aportan

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213,76 kgm/m^ x mm/hora. Es decir, prácticamen­te esos 2 aguaceros contribuyen con el 50,2% del po­der erosivo desarrollado durante todo el año. Dicho en otras palabras: el 11,7% de los aguaceros procesa dos en e l año, producen el 50,2% del poder erosivo de las lluvias.

El análisis de estas características, si bien es cierto que no están respaldadas por una prueba estadística, tampoco son raras. Situaciones semejantes, con sus graves consecuencias, ya han sido encontradas en otras partes en donde se tienen estudios de erosión por sal- picamiento ó chapoteo ( W ischm eier, 1962 a, Uribe, 1971).

Tanto los datos de la Tabla 3 en 3.1 y 3.2 como las líneas quebradas de la F ig. 2, muestran ciertas ten - dencias. En prim era aproximación manifiestan e l peli gro de los aguaceros en abril, mayo, junio y octubre, durante los dos años considerados. Al tener en cuen­ta el promedio de e llos , es probable que los meses de agosto y septiembre presenten sus amenazas en algu - nos años. Los meses restantes indican, por el momen to, que las lluvias no fueron tan agresivas. Con estos prim eros datos no resulta importante el cálculo de pro­babilidades y períodos de retorno.

V .- DISCUSION

Consecuentes con lo expuesto en los renglones anterio­res , los resultados obtenidos hasta el presente en Coto vé deben rec ib ir cierta atención. Posteriorm ente, con e l concurso de un mayor acopio de datos, será posible definir mejor las condiciones regionales.

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Si por un momento se comparan los valores de los dos índices de erosión pluvial de Cotové, con los veintiuno obtenidos en la localidad de Bogotá (Subproyecto 1 en prensa), aparentemente resalta el mayor El de los pri­meros, sobre la gran mayoría de los segundos. Igual cosa ocurre con los valores mensuales a través del año. Las lluvias tienden a ser más erosivas en Coto­vé que en Bogotá. En cada región los meses de ma - yor agresividad son distintos, excepción hecha de abril y octubre, al indicar por el momento su posición co ­mo factores comunes.

CONCLUSIONES

1. Los índices de erosión pluvial de Cotové conocidos hasta el presente, aparentemente son bastante más altos y peligrosos que los de Bogotá, con ninguna ó sólo las 2 excepciones siguientes de estos últi - mos : 409,76 y 403,80 kgm/m^ x mm/hora.

2. La investigación en e l campo del índice de erosión pluvial apenas comienza en Colombia. Los pocos datos que se conocen por e l momento demuestran la necesidad de seguir adelante.

3. La distribución mensual de los El de Cotove tien­de hacia un modelo típico, dadas las condiciones regionales. Se espera que, con cierto grado de probabilidad sea posible :

3.1 Señalar las temporadas de mayor y menor riejs go erosivo durante las 5 etapas de los cultivos: preparación del suelo para la siembra, g e r m i ­nación de la sem illa, establecimiento, desarro-

- 78 -

lio hasta la recolección de la cosecha, fina l­mente la etapa de descanso del suelo (Paulet, 1973).

3.2 Servir para planificar el uso y tratamiento del suelo, con prácticas adecuadas y ob jeti­vas que lo conserven productivo.

4. Las lluvias de los 2 años estudiados, caracteriza das casi todas por intensidades iguales o mayo - res a 12,7 mm y duración mínima de 30 minutos, poseen índices erosivos de consideración. Los El en los meses de mayor concentración han sido de una intensidad crítica l_ que no es despreciable. De continuar en la misma form a, se tendrá que pensar en adoptar sistemas adecuados de uso y tratamiento de los suelos.

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