simposio sobre la preservaci6n dei medio ambiente la paz...

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Simposio sobre la preservaci6n deI medio ambiente La Paz, Bolivia, Octubre 1989. EROSION, BALANCE DE SEDIMENTOS y MATERIAS nlSUELTAS EN LA CUENCA ALTA DEL RIO PARAGUAY (Rios Pilcomayo y Bermejo, Bolivia). Jean Louis GUYOT ORSTOM, C.P. 8714, La Paz, Bolivia. Héctor CALLE & José CORTES SENAMHI, C.P. 996, La Paz, Bolivia. Mario PEREIRA & Helmet RODRIGUEZ ENDE, C.P. 565, Cochabamba, Bolivia. 15

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Simposio sobre la preservaci6n deI medio ambienteLa Paz, Bolivia, Octubre 1989.

EROSION, BALANCE DE SEDIMENTOS y MATERIAS nlSUELTAS EN LACUENCA ALTA DEL RIO PARAGUAY (Rios Pilcomayo y Bermejo, Bolivia).

Jean Louis GUYOTORSTOM, C.P. 8714, La Paz, Bolivia.

Héctor CALLE & José CORTESSENAMHI, C.P. 996, La Paz, Bolivia.

Mario PEREIRA & Helmet RODRIGUEZENDE, C.P. 565, Cochabamba, Bolivia.

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Figura 1 Cuenca deI Rio de La Plata (rios Paraguay, Paran~ yUruguay). Localizaci6n de la zona estudiada.

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1 - Introduccion..Con una superficie de 3,~OO,OOO Km2, la cuenca del Rio de

La Plata es la segunda gran cuenca de América del Sur, luego dela del Rio Amazonas (Fig. 1). El Rio de La Plata presenta. en sudesembocaoura, lm cliudal medio de 23,000 m3/s, del cual un 75%IH"I)vif'lIc dei 1~11) Parnnù y 2fl% dei Hio Uruguay (DepeL"is & al. "196B) .

El Rio Paraguay, principal afJuente en la orilla derecha deIRio Parana. conl,ribuye lnodesLamenle a los aportes hidricos deIRio de La PlaLH. (20%), br'indando, sin embargo, la mayor cantidaddes pd i III le' n tus .v ,ln fl [H)T t (~ cl (.' sol ucio n es (B 0 net t 0, 19 7 5 ). Los rio S

Pi.lcomayo y B(~rnlf>.jo, que son I.os principales tribuLarios andinosdtd Hiu dp La lllaLa, tienen un alt.o aporte de sedimentos al HiaParagua~l. [\)8S del f30% de materias en suspensiOn exportadas por elParanél [Vledio (100,lJOO,OOO t/flno) provienen solo deI Rio Bermejo(])rago & al.. 19H8), que puede presentaI' en su confluenteconcenLraciones de maL.erias en suspension de 6 g/l (Bonet-to &aL, 1969).

Ulla gran parte de las cuencas andinas de los rios Pilcomayoy Rerm(-~,j() esLùn situadas en Rolivia. En este pais, la evaluacionde transportes rie maLerias disuelLas y en suspensi.on rue llevadoél !.~al)() (~n (.]) 1II(lr-r.:O deI prografllrJ PIIICAB (Prograrnt:l. lIidrologico yClimaLolugir:o r1f~ Bolivia ORSTON/SENAt'IHI/UMSA). La cuenca boli­viana dr..d Rio de La Plata (2:10,000 Km2 de los cuales el 40% estasit.uado en los Andes), (~s ln segunda gran cuenca de Bolivia(Montes de Gea, 198~).

ORS TOM

SENAMHI

UMSA

Instituto Francés de Investigacion Cientifica para elDesarrollo en Cooperacion.Servicio Nacional de Meteorologia e Hidrologia deBolivi.a.Universidad Mayor de San Andrés, La Paz.

2 - Cuencas vertientes

Si.tuadas entre el 19110 .v el 231'0 grado de latitud Sur, lasaltas clIencas andinas del Hia Paraguay ocupan una superficieaproxi.mada de lUO,OOO Km2. Esta regi6n tropical mont.ariosa esdrenucla pL'i.nc.i pal/lwnLe por' los rios Pilcomayo y Ber'mejo (Figura2) •

A la salida de los 1\lIdcs, el rio Pilcomayo drena enVilJamonl,es IlTHl cuenca de 8l.:~OO Km2, de los cua]es el 5% estasiL u H ri a en Ar g e n Lin a .Y el r es L() en 001 i v i a (A re l Jan 0 , 1 988 ). Es La(~upnca se (~,<ljcnde de O(~sLe a Este de las cirnas de lascordjlJerTiis de "Los rrajJes" (4,500 m) y deI Lipez (5,700 ml,

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Figura 2 Cuencas bolivianas de los rios Pilcomayo yBermejo. Localizaci6n de las estaciones de medida.

Ver Cuadro 1 para el c6digo de las estaciones.

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hasLa la planicie de] Chaco (300 m). Ocho estaciones de medida enJos cinco principales cursos de agua aseguran el. control de estacuenc::a vertienLe (Cuadro 1).

Cuadro 1 Caracteristicas de las estaciones estudiadas.

Codigo Rio Estaciân Altitud Superficie InstituciânEstaciân ( m. ) ( Km2 )

AT Pilcomayo Angosto Talula 2500 6340 ENDE-SENAt"lH l

NU Cachimayu J'Jucchu 2300 1600 ENDE-SENAMHI

VQ Pilcomayo Vina Quemada 2000 13200 ENDE-SENAMHl

SL Yul'a Salto Leon 3100 4200 SENAMHl

EP San Juan deI Oro El Puente 2300 20100 SENÀMHI

CH Pilaya ChiJlcara 2100 42900 SENAMIII

SJ Pilaya San Josécito 800 47500 SENAMHI

VI Pilcomayo Villamonles 340 81300 SENAMHI

CA ChamaLa Canasmoro 2100 230 SENAMHI

OB Guadalquivir Obrajes 1900 920 SENAMHl

TO Tolomosa San Jacinto 1900 460 SENAMHI

SA Santa Ana Entre Rios 1200 290 SENAt"1H l

PA PaJonal Entre Rios 1200 220 SENAMHI

El Rio Bermejo drena, a la salida de los Andes, una cuencade L6,OOO Km2, de LOn cuales el 25% esb! situado en Argentina yel l'eslo en \1oJivia (Frias, 1~)R91. Cinco estaciones de medidacontra \tl.n pequer"!os cursos df~ agll<.l en la cabecera de I.a cuencadeI Rio Guadalquivir (0 Rio Grande de Tarija), principalafl.uenLe bO.liviano deI Rio Bermejo (Cuadro 1).

Lé1 S S e r' i e s cl (' Lr' i tic a s cl (~I Pal e 0 Z 0 i code l arepr(~s(~nLan JI) (~spncial. de Jos nf'loramientos. Los

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cadena andinarelieves de lu

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a r i Il a 0 cci cl e n l .'1. ) e 8 tan ca n s t i t u id a ssedimenLarius deI Cenozoico. En la parteandina, los g;rrl.l1(h~s valles y depresionesrecu1Jiertos pOl' s~~d.i menLos del Ceno7.oico.

par series vll1cano-oriental 0 zona sucl­del pie de monLe estan

El cnn';lJIll() d(~ la regiün estud Lada esta sometida al mlsmol'c~g i IIIcn dc~ [H'PCL [J LL:1C iOlles de o/'igc'Il Atlan tico (Hanchai l , J 985) ,con' un aumen Lo de la lami na de agua precipi tada deI Nor Le a Sur',y de Oeste a Este (Roche & al., 1985). Para el periodo 1968-1982,la media p!uvinmétrica es de 506 mm para la cuenca del Riol' i l cC) ma y 0 ( A r cd 1a /1 C) , 19 H8) y cl e J, 1 00 mm par a lacu e n c a de l RioBerme';" (prias, IgR9). LI) disLribucciôn mensuaJ ùe Jusprecipi Lac:iorlc:s (Figura 3) muestra claramente la pertenencia almis ma reg i III e n c 1 i III Ù i i Cl), con un a est a cio n de Il u v i as b i e n rn a [' c a cl ade Novic~nd)r'e a Abri_l, y unu esLacion seca de t'Iayo a OcLuhre. LoscuaLro meses mas IJuviosos (de Diciembre a Marzo) representan el63% (l'lunleaglldo) al 92% (Uyuni) deI volumen precipitado. POl' elconLrario, los sc:'.LS meses nuis secos (de 1'1ayo a OcLubrel, norepreserlLun respecLivamente mris que el 18% al 2% de dicHavolumcn.

La vcgel.aejotl,cohertu~a rasa, Juselva tr'opic .. ] s~~ca

3 - Datos utilizado9

con p, 1 re 1 j eve , pasa de Oes Le a Es tepradera y .Iucgo de arbustos en all.ura,de Jo planir-jp de] ChaGo.

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Los datos uLijjzados provienen principalmente deI SENI\MHl,que conl.r'o\a Ulla r0.d ùe nproximadament.e 150 cstacLoneshidroJ<'I.rri(~9S pn Jos I\ndes hol ivinnos. ENDE (Empresa NllcLonaL deE J e c tri c j cl a cl cl e Bo.l j \' j a) e f e c 1. IlÔ cam p a il a s cl e mue s Lr e 0 e n [l 1g U fi a sesl.aciones, en cd IIHlI'CU ùe los esLudios de factibilidau de unar e pre s a e Il (d R j a P j l r: 0 III a y 0, en l c la.

Los Clll.,h.l.c~ uLi_ljzados cnr'r'esponden a los caudales mediosdiarios dcd SEN."""!" 1 y/n de ENDE l'ara las estaciones que pospenobservac;iones jirnnimètrlcas y curvas de callbraclün (AT, NU,VQ, SL, Cil, VI, TO, SA Y PA). Par'a las otras estaciones (EP. SJ,CA y OB), los cauclalc:~s utilizados corresponden a los cauoalespuntuales de Hfllr-QS realizB.clos en é'J momento de los muesLreos.

Las mal pr i as en suspensi<'1I-1 fueron muestreadas COll la ayudade Oluesl.J'f·ndon's j'l\.f:grlldoreH dc~l tipo USD 49, en varï"as\'ertic;aJc~s, de ~~ a G segùn la extension de los cursos de agua. Unmucsl.)'r~;)d()r pl.lllLlwl de tipo USP fil fue también utilizado en elHia Pilcomayo en 1.0.8 esUl.ciones de Angosto Talula y de VinaQuem<utn (lcIa, 1982 - Vollmers & al., 1983). Una concentracionmedia din.riA rue calculada A. pnrtir de los resultados dediferE'ntc~s vc:rtlcaJes, por el méLodo de la media aritmética, queen l'ste t:i po de cursos de nguA. da resul tados comparables a losu~Leniùos POl- pL m6Lodo de la media ponderadn par las velocldades

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Figura 3 Pluviometria (en mm) de las cuencas bolivianas delos rios Pilcomayo y Bermejo, 1968-1982. Segun Arellano (1988),

Frias (1989), Herbas (1987) y Mariaca (1985) .BE = Bermejo (410 m) 1081 mm.MO = Monteagudo (1130 m) 927 mm.PO = Potosi (3860 m) 404 mm.SU = Sucre (2890 m) 706 mm.TA = Tarija (1860 m) 616 mm.TU = Tupiza (2950 m) 346 mm.UY = Uyuni (3660 m) 350 mm.VI = Vil.lamontes (340 m) 691 mm.

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de COlT ll~n Le (Gu,"o t &> al.,mas riguroso, requiere delos que ,YU no sc ÙiSpOllC.

1988). Este ùltimo modo d(~ c:iLculo,la uLiJizaci6n de datos de nforos, de

El I.rallsporLe de fonùo 0 arrl.isLre, fue medido pOl' ENDE endos estocinncs de ln cuenca aLtfl del Rio Pilcomayo, con la ayudaù e u Tl /1111 (~8 l. n~ u ri 0 r" Il ciL c.y - S /IIi LIl .Y cl C C !:l n!:l s Lill as de [ Il b r" i cac .i 1) ri

local Tc l <:j. , 1982 - Palenfjlle, 1981 - Vollmers & al. 198:-1). l.osmuesLreos [ueron sipmpre efcctuados en el periodo de flguas altas.

Mediùas rc,:!uJares df~ la conductividad eléctrica [ueronefectuadas en lus estaciones deI SENAMHI deI Departamento deTarija. Estn!'; dn!os permiticroTl el calculo de la mineralizacionglobal de estas aguas, utilizando la relaci6n Nineralizaci6n =f(CondurLiviriad) propuesta par Rodier (1975). La misma relaci6nestablecida en la cuenca vecina del Rio Grande en Abapo (Guyot &al., 198R) rla'resultados similares.

Los [JlljoS d() mllLerias en suspensl.on (M.E.S.) y disueLLas[ueron obt.r~lIiclos mediante el calculo al nivel diario deI caudalmedio pOl' la concentraci<>n media medida. Luego, para losdiferenlys perioc!os de ()bSf~rVaci6n, el establecimiento depromedios 1II1:lIsu0.1es pluri-anuules, permiti6 el calculo ùe unpromedio 3.nual. Ninguna rcgresi6n de tipo transporLe de maLerias= [(caudu 1) fue uLi J izada. Los \"n. Lores deI arrClstn:~ [ueronextraidos de ~os estudios de lela (1982) .Y Vollmers &. Palenque(1983).

4 - Resultados

Con fuerLes variaciones de caudales especificos que van de0.5 a 20 I/s.Km2, ~l Lotal de las estaciones estudiadns presentael mismo regimen hidro16gico (Figura 4), que depende dpI regimende preci pitat::ioncs. Uno. esl.uci6n de aguas aJ tas aparececlaramente de Dici8mbre a Marzo, asi coma un periodo de estiajeque se e xLi end c d e ~1 u y 0 0. 0 c t Il b r f~ • Los cu a t romes e s de a g u a saltas representan el 53% (Hio Yura) al 79% (Rio Pilaya) deIvolumen unual escurrido, mientras que los seis meses de estiajeno representan respectivamente, para los mismos cursos de agua,mâs que el 35% al 13% de este volumen.

La clJen(~R de 1 Ri 0 Pilcomayo en Vi llamon tes presen ta uncaudal espccifico medio de 3.2 I/s.Km2. Los cursos de agua quedrenan la orilla occidental de esLa cuenca, ticnen caudalesespeci:fic()s mucho m(~nor(~s l.fi 1/s.Km2 para el Rio l'lll'a'y 0.5II s . Km2 po. ra el rh 0 San Juan del Oro. POl' otra parte, el reg i menh idro l (lg i c () de L' s Los C LI r so~; de ag ua es mas regu la r , con undecreci.mien\o f1ls.,-;-lento de caudales, asi como la ausencia de unestiaje marl'ado. Esta particularidad deI comport.amientohidro16gico puede explicarse pOl' la existencia de un acuiferoimportante, que. podria en este casa estaI' ligad<;> a las series

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Figura 4 : Regimenes hidro16gicos (de Enero a Diciembre).Ver Cuadro 1 ~ara el c6digo de las estaciones. BE = Rio Bermejo

eD A~uas Blancas, 92 m3/s (Frias, 1989).

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- VILLAMONTES - 1977/1982F..'1r_l F' TT (' :-, ~':~ :J ".' ,-,J. J..J \..,' 0• .11 Il 1 l _'2fY'(\ -1-- -+- -;---__+-:- _4_

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Figura 5: Rio Pilcomayo en Villamontes, 1977-1982, segun losdatos deI SENAMHI. A) Regimen hidro16gico (m3/s), B) Materias en

suspension (mg/I) y C) Mineralizaciones (mg/If.

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vulcano-sedimenLarias drenadas pOl' estos dos cursos,de agua. Lacuenca del Rio Bermejo en Bermejo, presenta un caudal medioespecifico de 18 1/s.Km2, para un modulo de 92 m3/s (Frias,1989) . Las estaciones estudiadas, todas si luadas en la cabecerade la cuenca tienen caudales especificoB que varian de 4 a 201/s.l(m2.

La evoluci6n de las materias en suspenSlon durante el cielohidro16gico muestra en Villamontes (Figura 5), que las maximas deconcentraciones se producen al iniciarse la crecida, y por 10tanto no coinciden con los extremos de la misma. Este fenomeno dehisterésis hace que la ulilizaci6n de la formula clasica caudalsolido = f(caudal) sea inadecuada.

La mineralizacion, contrariamente a las suspensiones,presenta tenores maximos en periodo de aguas bajas, y tenoresminimos en crecida extrema, debidos a los fenomenos de diluci6n.Las concentraciones en materia disuelta varian durante el cielohidrologico con una amplitud mucho mas débil que aquellaobservada para los tenores de materias en suspension.

Los regimenes de caudales solidos (Figura b) muestranclaramente, para el conjunto de las estaciones pstudiadas, elprRdominio de cuatro meses de aguas altas que represenlan deI 84%al 98% de los sedimentos exporlados, mientras que los seis mesesdeI pel' i odo seco no represen tan mas que de] 1% al 3% de dichovolumen. A partir de los resullados obtenidos (Cuadro 2), seevidencia que todos los cursos de agua de la cuenca deI RioPilcomayo tienen tenores en materias en suspension elevados,presentando a la salida de los Andes, en Villamontes, un flujo de72,000,000 t/ano de materias en suspension. Las diferenLes tasasde erosion especifica oblenidas pOl' cuenca, correspanden enrealidad a los diferentes comportamientos hidrologicos de estascuencas, con tasas de mas de 1,500 t/km2.ano para la cuenca altadeI Rio Pilcomayo, y valores deI orden de 100 t/km2.ano para lascuencas que drenan la orilla occidental, donde también seobservan los c~udales especificos-mas débiles. En la cuenca altadeI Rio Guadalquivir, las concentraciones medidas son mas débilesy las tas as de erosion especifica varian visihlemente de unaestacion a otra, posiblemente pOl' la débil dimension de estascuencas vertientes. Los val ores observados en la cuenca deI RioTolomosa en San Jacinto son muy superiores a aquellos estimadospOl' SOFRELEC (1978), probablemente a raiz de periodos deobservacion diférentes.

Los resultados obtenidos en la cuenca ~lta deI RioPilcomayo, que sorresponden a las medidas de transporte de fondo(Cuadra 3), muestran que ciste no representa m~s deI 10% deIvolumen de materias en suspension exportacias. Esto corresponde aun valor maxima, tomando en cuenta que estos muestreos fueronrealizados unicamente en el periodo de aguas &ltas, generalmentede Enero a Marzo. De este modo, extendiendo estos valores alconjunto de las cuencas estudiadas, el Rio Pilcomayo a la salida

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Figura 6 : Regimenes de flujos de materias en suspensiono cauaales solidos (de Enero a Diciembre).Ver Cuadro 1 para el codigo de las estaciones.

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Cuadro 2 Materias en suspensi6n (M.E.S.)

C6digo Periodo deEstaci6n de ohserv.

Nro de Caudalmedidas (m3/s)

M.E.S.Flujo Tasa de(mg/l) M.E.S. erosi6n

(10.6 t/ano) (t/Km2.afio)

ATNUVQSLEPCHSJVI

CAOBTaSAPA

06/75-04/8311/75-11/8201/78-01/8311/76-02/7709/79-12/8205/77-04/8309/79-12/8201/77-12/82

08/79-05/8207/79-12/8205/77-12/8207/79-12/8207/79-12/82

108846

55257

584549309745

444192584181182

208.5

496.5

105382

260

1.53.89.05.94.6

56201630691022003830479053806240

59017401480

120440

121.1

220.52.4

143172

0.050.401.50.06O. Il

1900660

1700110120320650890

200440

3300220500

Cuadro 3 El arrastre

C6digo PeriodoEstaci6n de ohs.

Nro de Referencias Flujo % M.E.S.medidas (10.6 t/ano)

ATVQ

01/80-04/81 3601/79-03/81 182

Vollmers,1983Icla, 1982

1.13.4

10Il

Cuadro 4 Las materias disueltas (Mineralizaci6n)

c6digo PeriodoEstaci6n de ohs.

Nro de Caudalmedidas (m3/s)

Min. Flujo Tasa de(mg/l) mat. dis. erosi6n

(10.6 6/ano) (t/km2/ano)

EPSJVI

CAOBTaSAPA

10/79-12/8210/79-12/8201/77-12/82

10/79-05/8210/79-12/8205/77-12/8209/79-12/8209/79-12/82

469295672

423171519172172

1082

260

1.53.89.05.94.6

27

870660650

1208042

160250

0.251.42.9

0.0030.010.020.020.02

132836

1310396283

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VI

SA

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Figura 7 Regi~encs de flujos de materias disueltas (de Eneroa Diciembre). Ver Cuadro 1 para el codigo de las estaciones.

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de los Andes presentaria un f]ujo total de sedimentos deIde 80,000,000 L/Ililo.

orden

Los regimenes de los flujos en materias disueltas (Figura7), observados en algunas estaciones, son similares a losregimenes hidro16gicos de estas mismas estaciones (Figura 4).Esta se deoe a la débil amplitud de las variaciones de lamineralizD.cion durante el cielo hidrologico. Es par la tanto enel periodo de aguas altas, a pesar de tenores ligeramente misdébiles, que se produce la esencial de la exportacion de materiasdisueltas. Los cuatro meses de aguas altas (de Diciembre a Marzo)sarl por 10 tanto responsables deI 50% al 80% deI volumen anual deexportaciones. El conjunto de estaciones de la cuenca deI RioPilcomayo presentan tenores en solucion comprendidos entre 0.5 y1 g/l, para tasas de erosion especifica pr6ximas (Cuadro 4). ElRio Pilcomayo presenta, a la salida de los Andes, un flujo dematerias disueltas de 2,900,000 t/afio, es decir alrededor de 25veces menos que el de los sedimentos. En la cuenca alto. deI RioGuadalquivir, las concentraciones observadas son par 10 generaldébiles, y las tasas de erosion especifica varian de 10 a 80t/km2.afio en funcion de las cuencas, 10 que representa deI 1 al30% de sedimentos medidos en estas mismas estaciones.

5 - Conclusion

El estudio de transportes de materia, de los Andesbolivianos hacia la cuenca deI Rio Paraguay, permitio estimar laampliLud de los transportes de sedimentos, principalmente en lacuenca deI Rio Pilcomayo. A la salida de los Andes, este curso deagua cuyo caudal promedio es de 260 m3/s, presenta un flujo desedimentos de 80,000,000 t/afio, en forma de suspensionesesencialmente (90%). Con un flujo de materias disueltas deI ordende 3,000,000 t/afio, es decir alrededor de 25 veces menos que elde sedimentos, la cuenca deI Rio Pilcomayo a Villamontes estasometida a una tas a de erosion global de 930 t/Km2.afio.

Las tasas de erosion especifica observadas por estacion,presentan variaciones significativas en relacion a las caracte­risticas biogeograficas de las cuencas (vegetacion, superficie,geologia, pluviometria). Asi, las tasas de erosion mecanica va­rian de 100 t/Km2.afio en las cuencas semi-aridas de la orillaOeste de la cuenca deI Rio Pilcomayo, a mas de 3,000 t/Km2.afio enuna pequ~fia cuenca de fuerte pluviometria de la region de Tarija.Las tasas de erosion quimica varian en estas mismas cuencas de 10a 80 t/Km2.ano.

A pesar de los modestos aportes hidricos al Rio Pilcomayo,el flujo de sedimentos medido en Villamontes en el Rio Pilcomayoes deI mismo orden de amplitud que el observado en el ParanaMedia, 2,000 ItilômeLros rio abajo (Depetris et al., 1968 - Drago& al., 1988). Par 10 tanto, la mayor parte de estos sedimentos vadepositarse antes de llegar al Rio Parana, deI cual la mayorparte de cargo. solida proviene deI Rio Bermejo.

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