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III

AGRADECIMIENTOS

La presente tesis fue realizada como parte del proyecto convencional Sistema de

Monitoreo de Erosión Hídrica y Calidad de Agua auspiciado por la dirección

general de investigación y posgrado de Chapingo y a cargo del Dr. Isidro Villegas

Romero.

A la Universidad Autónoma Chapingo por darme la oportunidad de seguir

continuando con mis estudios profesionales y por cambiar mi vida de una manera

radical.

A la División de Ciencias Forestales, profesores, compañeros y amigos que en ella

conocí, que cada día contribuyeron para lograr mi carrera profesional.

A todos mis amigos y personas que conocí, que con sus pequeñas acciones

hicieron cambios en mi destino que sin ellos no hubiera llegado al punto donde

ahora me encuentro.

En especial a mi familia, quienes siempre me brindaron su apoyo incondicional a

pesar de las dificultades que se presentaron en el transcurso de este camino.

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DEDICATORIAS

La presente investigación de tesis está dedicada a mi Universidad, a mi familia,

mis amigos y todas esas personas que me apoyaron en todo momento.

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V

CONTENIDO

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................ III

DEDICATORIAS .................................................................................................... IV

ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................... VII

ÍNDICE DE CUADROS .......................................................................................... IX

Resumen ................................................................................................................. X

Sumary ................................................................................................................... XI

1. Introducción ...................................................................................................... 1

2. Antecedentes .................................................................................................... 2

3. Justificación ...................................................................................................... 3

4. Objetivos ........................................................................................................... 5

4.1. Objetivo general ............................................................................................ 5

4.2. Objetivos particulares .................................................................................... 5

5. Revisión de literatura ........................................................................................ 6

5.1. La deforestación y su relación con el suelo y agua ....................................... 6

5.2. Escurrimiento superficial ............................................................................... 8

5.2.1 Definición de escurrimiento superficial ..................................................... 8

5.2.2. Ciclo hidrológico del escurrimiento ......................................................... 9

5.2.3. Factores que afectan al escurrimiento .................................................. 11

5.2.4. Metodologías para calcular el escurrimiento ......................................... 11

5.2.4.1. Método racional .............................................................................. 11

5.2.4.2. Método de número de curva ........................................................... 14

5.3. Materiales orgánicos para el control del escurrimiento superficial .............. 15

5.4. El suelo y su deterioro ambiental ................................................................ 19

5.4.1. Erosión hídrica ...................................................................................... 20

5.4.1.1. Proceso de erosión hídrica ............................................................. 21

5.4.1.2. Factores de la erosión hídrica ........................................................ 21

5.4.2. Conservación de suelos ........................................................................ 22

5.4.2.1. Técnicas de control del escurrimiento superficial y erosión hídrica. 22

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VI

6. Materiales y métodos ...................................................................................... 26

6.1. Ubicación de la zona de estudio ................................................................. 26

6.1.1. Ubicación política .................................................................................. 26

6.1.2. Ubicación hidrográfica .......................................................................... 28

6.1.3. Clima ..................................................................................................... 31

6.1.4. Suelos ................................................................................................... 31

6.1.5. Geología ............................................................................................... 33

6.1.6. Vegetación ............................................................................................ 34

6.2. Materiales ................................................................................................... 35

6.3. Metodología de campo ................................................................................ 36

6.4. Descripción de los lotes experimentales ..................................................... 39

7. Análisis de resultados ..................................................................................... 43

7.1. Escurrimiento .............................................................................................. 43

7.2. Infiltración .................................................................................................... 52

7.3. Tratamiento con mayor efectividad ............................................................. 55

8. Discusión ........................................................................................................ 57

9. Conclusión ...................................................................................................... 58

10. Bibliografía ...................................................................................................... 59

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VII

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig. 1. Ejemplo del uso de las Mantas orgánicas, para el control del escurrimiento

y retención del suelo, en ladera. Fuente: Paisajes del sur, España (2017). .......... 16

Fig. 2. Talud de carreta estabilizado con el uso de la hidrosiembra de gramíneas y

el uso del hidromulch, como manto orgánica para el control del escurrimiento

superficial. Fuentes: Bontera Ibérica, España (2012). ........................................... 17

Fig. 3. Uso de barreras vivas para la reducción de la velocidad de la escorrentía.

Fuente: CONAFOR (2012). ................................................................................... 17

Fig. 4. Mallas sintéticas para la estabilización de taludes en carreteras y Mallas

orgánicas para estabilizar suelos, Fuente: TDM Colombia, Perú (2017) y Bontera

Ibérica, España (2017). ......................................................................................... 19

Fig. 5. Terrazas de muro vivo para contrarrestar la erosión hídrica y terrazas de

formación sucesiva para la restauración de paisajes. Fuente: Manual de

Conservación de suelos CONAFOR 2007. ........................................................... 23

Fig. 6. Terrazas individuales como obras de conservación de suelo y agua en las

actividades de reforestación y barreras de piedra en curvas a nivel para la

mitigación de la erosión hídrica. Fuente: Manual de Conservación de suelos

CONAFOR 2007. .................................................................................................. 24

Fig. 7. Zanjas trinchera y bordos a curvas de nivel, ambas para el control del

escurrimiento superficial y obras de compensación ambiental para recargar de

acuíferos. Fuente: Manual de Conservación de suelos CONAFOR 2007. ............ 25

Fig. 8. Ubicación política del campo experimental las cruces. Fuente: Elaboración

propia. ................................................................................................................... 27

Fig. 9. Ubicación hidrográfica del campo experimental las cruces. Fuente:

Elaboración propia. ............................................................................................... 30

Fig. 10. Áreas definidas en campo para el establecimiento del experimento. Autor:

Villegas (2013). ..................................................................................................... 37

Fig. 11. Establecimiento de los lotes con sus distintos tratamientos; (1) fibra de

palma “Bonote”, (2) costal de yute, (3) petates con fibras de palma y (4) testigo.

Autor: Villegas (2013). ........................................................................................... 39

Fig. 12. Vista general del sistema de captación del escurrimiento y recolección de

datos por cada evento de lluvia. Autor: Villegas (2013). ....................................... 41

Fig. 13. Ubicación de los lotes de escurrimiento dentro del campo experimental las

cruces. Fuente: Elaboración propia. ...................................................................... 42

Fig. 14 La relación del tratamiento 1 entre la precipitación captada en cada lote por

evento de lluvia y el escurrimiento presentado...................................................... 46

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VIII

Fig. 15. La relación del tratamiento 2 entre la precipitación captada en cada lote

por evento de lluvia y el escurrimiento presentado. .............................................. 47

Fig. 16. La relación del tratamiento 3 entre la precipitación captada en cada lote

por evento de lluvia y el escurrimiento presentado. .............................................. 47

Fig. 17. La relación del testigo entre la precipitación captada en cada lote por

evento de lluvia y el escurrimiento presentado...................................................... 48

Fig. 18. La relación del tratamiento 1 entre la precipitación captada en cada lote

por evento de lluvia y el escurrimiento presentado. .............................................. 50

Fig. 19. La relación del tratamiento 2 entre la precipitación captada en cada lote

por evento de lluvia y el escurrimiento presentado. .............................................. 51

Fig. 20. La relación del tratamiento 3 entre la precipitación captada en cada lote

por evento de lluvia y el escurrimiento presentado. .............................................. 51

Fig. 21. La relación del testigo entre la precipitación captada en cada lote por

evento de lluvia y el escurrimiento presentado...................................................... 52

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IX

ÍNDICE DE CUADROS

Cuadro 1. Estimaciones de la deforestación anual en México para distintos

periodos................................................................................................................... 6

Cuadro 2. Fases del ciclo hidrológico del escurrimiento. ........................................ 9

Cuadro 3. Factores que afectan al escurrimiento superficial. Maderey et al., (2005).

.............................................................................................................................. 11

Cuadro 4. Coeficientes de escurrimiento de prevert de acuerdo con el uso de

suelo. ..................................................................................................................... 12

Cuadro 5. Factores necesarios para la fórmula de Nadal (1986) citado por

González (2016). ................................................................................................... 13

Cuadro 6. Inventario florístico “Las cruces” ........................................................... 34

Cuadro 7. Tratamiento orgánico por cada lote experimental. ................................ 37

Cuadro 8. Tratamientos y repeticiones por lote experimental. .............................. 38

Cuadro 9. Unidades utilizadas de material por tratamiento. .................................. 38

Cuadro 10. Pendiente y exposición por cada lote experimental. ........................... 40

Cuadro 11. Escurrimiento medio por tratamiento del evento de lluvias del 2014. . 45

Cuadro 12. Escurrimiento medio por tratamiento del evento de lluvias del 2015. . 49

Cuadro 13. Infiltración media por tratamiento del evento de lluvias del 2014. ...... 53

Cuadro 14. Infiltración media por tratamiento del evento de lluvias del 2015. ...... 55

Cuadro 15. Comparativa de los tratamientos contra el testigo. ............................. 56

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X

Resumen

El presente estudio se realizó en el área experimental las cruces de la División de

Ciencias Forestales, localizada en el Municipio de Texcoco de Mora, México.

Los lotes experimentales se encuentran en la parte media del polígono del área

experimental, las cuales constan de 3 tratamientos distintos comparados con

testigos, constituidos de materiales orgánicos biodegradables, como alternativas

para el control del escurrimiento superficial en taludes de alta pendiente.

Los datos utilizados constaron de la precipitación diaria presentada durante dos

eventos de lluvias, una correspondiente al año 2014 y otra al 2015, así como el

escurrimiento presentado en cada uno de los lotes experimentales durante los

días con precipitación.

Cada lote experimental comprende un área de captación pluvial de 5 m2 y dos

recipientes receptores del escurrimiento con una capacidad de 20 litros cada una,

así como recipientes con graduaciones de un litro para obtener mediciones más a

detalle.

La investigación consta de un diseño de muestreo aleatorio simple o

completamente al azar, donde se establecieron cuatro repeticiones por cada

tratamiento y dos repeticiones para los testigos.

El análisis de la información consta del promedio de los datos obtenidos por

tratamiento en cada evento de lluvia, tanto de precipitación como de escurrimiento,

haciendo una comparación directa entre los tres tratamientos y los lotes testigos,

determinando de esta forma el componente orgánico más efectivo, así como su

tiempo aproximado de vida útil.

Palabras clave: Manta orgánica, lote experimental, tratamiento, escurrimiento, lote

testigo, infiltración.

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XI

Summary

The present study was realized in a research field in Texcoco, Mexico called Las

Cruces, property of the Universidad Autonoma Chapingo.

The experimental lots are located in the central part of the polygon of the

experimental area, which consists of three different treatments compared with

witnesses, constituted of biodegradable organic materials, as alternatives to control

the surface runoff on high slopes.

The information used was obtained from the daily rainfall presented during two

rainy events, the first one was in 2014 and the second one in 2015, as well as the

runoff presented in each one of the experimental lots during the days with

precipitation.

Each experimental lot includes a pluvial catchment area of 5m2 and two runoff

recipients with a 20 liters capacity each one, and containers with one-liter measure

in order to obtain measurements that are more detailed.

The design for this experiment was completely random with four repetitions per

treatment and two repetitions for the witnesses.

The analysis of the information consists of the average of the obtained data by

treatment in each rain event, both precipitation and runoff, all this by making a

direct comparison among the three treatments and the witnessing lots, in this way

it was possible to determine the organic component that is most effective, and so

its approximated useful life.

Key word: Organic blanket, experimental lot, treatments, runoff, Witness Lot,

infiltration.

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1. Introducción

En Texcoco de mora, Estado de México, el área forestal se ve afectada por

diferentes usos de suelo como: la minería, agricultura de ladera, ganadería y uso

urbano, así como la tala ilegal que conlleva a la remoción de la cobertura vegetal,

lo que propicia un mayor impacto por causa de la erosión hídrica y eólica,

incrementa la cantidad de azolves, disminuye la infiltración y percolación de las

aguas precipitadas.

Entre los métodos de control de la erosión y estabilización de taludes más usados

destacan las cubiertas protectoras no vivas (CPNV) y la vegetación (Morgan y

Rickson, 1995), cuyo uso se recomienda en aplicaciones de geotecnia vial y están

muy generalizados (Gómez et al., 2000). Entre las CPNV se incluyen los mulchs,

geotextiles sintéticos, redes y mantas orgánicas de origen natural. Rickson (1995).

Las mantas orgánicas son productos relacionados con los geotextiles, siendo

tejidos agujados, permeables, formados por la unión de mallas y fibras

generalmente biodegradables de origen vegetal. Se extienden y se fijan a la

superficie del suelo adaptándose y recubriéndolo con el fin de restaurar o

conservar su calidad mismos controlando la erosión. Ministerio de Medio Ambiente

y Medio Rural y Marino, (2008)

El mulch es una tecnología, en la cual se coloca material orgánico encima de la

superficie de la tierra, influyendo sus características físicas, químicas y biológicas,

para mejorar la productividad del lugar. Esto no puede aumentar significativamente

los nutrientes del suelo, pero significa poco trabajo y una capa de bastante

material que evita el crecimiento de malas hierbas y casi totalmente la erosión,

fomenta la fauna y mantiene la humedad de este. Brechelt (2004).

El geotextil es un material sintético plano formado por fibras poliméricas

(polipropileno, poliéster o poliamidas), similar a una tela, de gran deformabilidad.

Estos cuerpos se asemejan a los textiles o telas, que se pueden enrollar, cortar o

coser, los cuales son empleados para obras de ingeniería en aplicaciones

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geotécnicas, especialmente cuando se trata de construcciones donde intervienen

diferentes tipos de suelo. Belandria (2010).

Se utilizan para tratamiento de cárcavas, taludes, márgenes, cunetas, en el

revestimiento de muros verdes, soporte de hidrosiembras, acolchado de plantas,

soporte para trepadoras y como cortavientos. Estos textiles biodegradables

facilitan la colonización de la vegetación en terrenos áridos degradados,

erosionados e inclinados. Las mantas retienen humedad, facilitan la fijación de

semillas, protegen al terreno del viento y de fuertes precipitaciones degradándose

a medida que el talud es colonizado por la vegetación. Por tanto, es una técnica

temporal que ha de emplearse con otras prácticas de restauración de suelos.

2. Antecedentes

Se han desarrollado trabajos de cierta similitud, en los cuales se caracteriza la

materia orgánica y los suelos con diferentes coberturas vegetales, en algunas

zonas templadas de México (Betancourt et al., 1999), en Chiapas, existen estudios

de la erosión del suelo así como su escurrimiento y perdida de nutrientes bajo

diferentes sistemas de manejo (Camas et al. 2012), desde hace más de 35 años

se están estudiando los efectos de la erosión, como la tesis realizada por Pérez en

1988 en Zapopan Jalisco en la que evalúa Erosión y erodabilidad en lotes de

escurrimiento.

Otras investigaciones relacionadas con las mantas orgánicas se han estudiado por

Casal de la Universidad de Vigo en la Facultad de Ciencias, donde experimenta la

siembra sobre estos materiales el establecimiento de nuevas especies y

aplicaciones para la restauración de taludes.

En España el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, (2008)

reporta que se han realizado investigaciones del control de la erosión, sobre todo

para la estabilización de taludes previniendo la inestabilidad y mejorando la

calidad de los suelos.

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3. Justificación

La pérdida de suelo está estrechamente relacionada con los niveles de

precipitación, en parte por el efecto del impacto de las gotas de agua en el

desprendimiento de este elemento y en parte por su contribución a la generación

de escurrimiento superficial. Sin embargo, la vegetación actúa como capa

protectora entre la atmósfera y el terreno. Las hojas y tallos absorben parte de la

energía de las gotas de lluvia y de los flujos de agua, disminuyendo su efecto en la

superficie y los sistemas de raíces mejoran la resistencia del mismo. Morgan

(2005).

El principal efecto del agua sobre los taludes de tierra es el de la erosión. Los

principales problemas agrícolas que se desprenden de la acción erosiva son la

redistribución o pérdida de los suelos dentro de un campo, la alteración de la

estructura de este elemento y la reducción de materia orgánica y nutrientes. Todo

esto redunda en un descenso de la profundidad de la superficie cultivable y una

pérdida de fertilidad. Otro caso muy común de erosión superficial se presenta en

los taludes de carreteras y caminos, el desgaste de los taludes implica la inversión

de importantes sumas de dinero en la mantención de carreteras y caminos,

además, el cambio en la geometría de los taludes puede conllevar remociones de

masas importantes de terreno que pueden provocar accidentes.

La erosión superficial es por ende un tema importante de investigar, para entender

su comportamiento, predecir sus efectos y priorizar recursos en métodos de

protección de taludes en las zonas más críticas.

El efecto de la vegetación podría parecer irrelevante en el caso de taludes de

carreteras en que justamente la cobertura vegetal es completamente removida, o

en zonas forestales con alta pendiente y poca cobertura vegetal; sin embargo, es

importante mencionar que los métodos de protección de taludes orientados a la

eficiente recuperación de la capa vegetal han mostrado interesantes resultados,

por lo que la presente investigación se encamina hacia la búsqueda y evaluación

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de cubiertas protectoras no vivas (CPNV) como es el caso de las mantas

orgánicas.

Las mantas orgánicas consisten en un acolchado de materia orgánica, de fácil

adquisición, bajo costo y de fácil manipulación, que por ser un material

biodegradable reincorpora nutrimentos al suelo y es amigable con el medio

ambiente, además por su ligereza no compactan la superficie y se puede reducir la

erosión y el escurrimiento superficial usando estas tecnologías.

Los materiales orgánicos utilizados constan de fibras de palma “Bonote”, costal de

yute y petate de fibras de palma, las cuales son productos manufacturados

biodegradables, con el propósito de reducir el escurrimiento superficial en suelos

con deterioros ocasionados por la erosión, que son derivados de factores

ambientales y en su mayoría por la mano del hombre.

Por los distintos relieves que afloran en el país, las riquezas naturales y demanda

de diferentes productos de la población, a medida que se realizan obras de

ingeniería como la apertura de caminos, la modificación del cauce de un rio o la

extracción de minerales por la minería, generan inestabilidades en los taludes que

resultan del trabajo de excavación, las tecnologías empleadas en la presente

investigación podrían servir como alternativas para el control del problema antes

mencionado.

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4. Objetivos

4.1. Objetivo general

Acorde con la problemática ambiental descrita con anterioridad a nivel nacional y

local, el presente proyecto de investigación tiene como objetivo general lo

siguiente:

Evaluar la eficiencia técnica de distintos materiales orgánicos como

alternativas de tipo biológico para el control del escurrimiento superficial, en

taludes y zonas con alta pendiente.

4.2. Objetivos particulares

Evaluar la eficiencia en el control del escurrimiento superficial de tres tipos

de materiales orgánicos manufacturados, como búsqueda de alternativas a

las tecnologías tradicionales de conservación de suelos.

Determinar la vida útil de tres tipos de materiales orgánicos establecidos en

campo para controlar el escurrimiento superficial.

Generar una alternativa para el control del escurrimiento superficial y

protección del suelo, en sitios de riesgo a la erosión por alteración

antrópica.

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5. Revisión de literatura

5.1. La deforestación y su relación con el suelo y agua

De acuerdo con la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la

Alimentación (FAO, por sus siglas en inglés), la deforestación mundial se mantuvo

en niveles altos en las últimas décadas, sobre todo para convertir los bosques a

tierras agrícolas. Aunque el ritmo neto de perdida durante los últimos diez años ha

sido menor respecto a la década que va de 1990-2000, donde se deforestaron 8.3

millones de hectáreas por año, mientras que la pérdida para el periodo 2000-2005

se calculó una pérdida de 4.8 millones anuales y para 2005-2010 se elevó a cerca

de 5.6 millones anualmente. SEMARNAT (2014).

El tema de la deforestación en México se ha caracterizado por la disparidad en las

estimaciones que diferentes fuentes arrojan sobre este problema. Tan sólo en los

últimos veinte años se han generado cifras que van desde las 155 mil hasta 776

mil hectáreas al año (cuadro 1.) Las estimaciones oficiales más recientes

corresponden a los informes Nacionales de México presentados por la Comisión

Nacional Forestal (CONAFOR) en el marco de la Evaluación de los recursos

Forestales Mundiales. Forest Resources Assessment, FRA citada por SEMARNAT

(2014).

Cuadro 1. Estimaciones de la deforestación anual en México para distintos periodos.

PERIODO SUPERFICIE DEFORESTADA (MILES DE

HECTÁREAS/AÑO)

1976-2000 350

1980-1990 329

1980-1990 316

Mediados de los ochenta

668

1988-1994 746

1990-2000 354

1993-2000 776

2000-2005 235

2005-2010 155

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La erosión hídrica de origen antrópico es una de las formas de degradación del

suelo y del agua más importantes en México y en el mundo, causante de la

desertificación en las zonas semiáridas y subhúmedas de nuestro país, afectando

32 millones de ha de suelos de ladera con vocación forestal. Villegas et al. (2011).

La calidad y cantidad de agua disponible para el consumo humano depende

directamente de la vegetación, la deforestación y los cambios de uso de suelo que

como se expresan en los párrafos anteriores.

La disponibilidad de agua de una región o país depende del balance de agua, esto

es del volumen que se recibe por precipitación y de lo que se pierde por la

evaporación de los cuerpos de agua y la evapotranspiración de la vegetación. El

volumen restante puede dirigirse hacia la recarga de los acuíferos o escurrir

superficialmente. Debido a que la distribución de la precipitación varía

notablemente. La disponibilidad de recursos hídricos muestra diferencias muy

importantes en las diferentes regiones del planeta.

En México, el volumen promedio de agua que se obtiene por precipitación cada

año es de 1,489 km3: no obstante, la mayor parte, alrededor de 1,089 km3

(73.1%), regresa a la atmosfera por evapotranspiración.

La precipitación normal para nuestro país durante el periodo de 1981-2010 fue de

935.7 milímetros (mm), volumen que se considera abundante (SEMARNAT, 2012).

Sin embargo, resulta poco representativo de la situación hídrica a lo largo del país.

Por ejemplo, en 2011, baja california sur apenas registró poco más de 70 mm de

lluvia, mientras que en Chiapas y Tabasco la precipitación anual alcanzó 2,373 y

2,478 mm, respectivamente

Con respecto al escurrimiento superficial nacional, en 2009 el 83% (378.5 km3) del

volumen disponible en el país escurrió superficialmente y el restante 17%

(81.7km3) se incorporó a los acuíferos. Sin embargo, el escurrimiento superficial

también muestra variaciones importantes en la geografía del país: en ese mismo

año la frontera sur escurrió cerca del 37% del total nacional, mientras que en las

penínsulas de baja california y Yucatán el escurrimiento superficial fue cercano al

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uno por cierto del valor nacional. En el caso de baja california, esto se explica por

su escasa precipitación y el de Yucatán por su relieve plano y sustrato permeable

que impiden la formación de escurrimientos superficiales de importancia.

Con respecto a la variabilidad temporal, la precipitación también muestra

diferencias importantes. En 2010, el valor de precipitación nacional fue 17.5%

superior al promedio del periodo 1981-2010 (935.7 mm), mientras que, en los años

1982, 1988, 1995, 1996, 2009 y 2011 estuvo por debajo de dicho promedio.

La deforestación junto con la precipitación pluvial y sus variabilidades debido al

cambio climático propician a la erosión hídrica o en caso contrario a su

desertificación.

La compleja topografía del terreno nacional es un factor que, combinando el

manejo inadecuado de las tierras agrícolas y ganaderas, pueden favorecer las

escorrentías que erosionan las capas superficiales del suelo.

De la superficie nacional con erosión hídrica (22.73 millones de ha), 56.4% se

encuentran en el nivel ligero, 39.7% en el nivel moderado y 3.9 entre fuerte y

extremo. Si se analiza a nivel estatal, guerrero en proporción a su superficie tiene

la mayor afectación con 31.8% de su territorio con erosión hídrica; mientras que

Baja California Sur (0.03%), Baja California (0.1%) y Veracruz (1%) se encuentran

entre las menos afectadas. SEMARNAT (2012).

5.2. Escurrimiento superficial

5.2.1 Definición de escurrimiento superficial

El escurrimiento es la parte de la precipitación que aparece en las corrientes

fluviales superficiales, perennes, intermitentes o efímeras, y que regresa al mar o

a los cuerpos de agua interiores. Dicho de otra manera, es el deslizamiento virgen

del agua, que no ha sido afectado por obras artificiales hechas por el hombre.

Chow. (1964).

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El escurrimiento superficial o escorrentía: Es la parte del agua que escurre sobre

el suelo y después por los cauces de los ríos.

Escurrimiento subsuperficial: es la parte del agua que se desliza a través de los

horizontes superiores del suelo hacia las corrientes. Una parte de ese tipo de

escurrimiento entra rápidamente a formar parte de las corrientes superficiales y a

la otra de toma bastante tiempo unirse a ellas.

5.2.2. Ciclo hidrológico del escurrimiento

William G. Hoyt (1942, chap. XI-D), citado por Maderey et al., (2005), describe el

ciclo hidrológico del escurrimiento en cinco fases, (cuadro 2).

Cuadro 2. Fases del ciclo hidrológico del escurrimiento.

FASE DESCRIPCIÓN

Primera fase

Comprende la época seca en la que la precipitación es escasa o nula

La corriente de los ríos es alimentada por los mantos de agua subterránea

La evapotranspiración es bastante intensa, y si esta fase no fuera interrumpida, llegarían a secarse las corrientes.

En regiones de clima frio, donde la precipitación es en forma de nieve, si la temperatura permite el deshielo, habrá agua disponible para mantener las corrientes fluviales, interrumpiéndose así la primera fase e iniciándose la segunda.

Segunda fase

Caen las primeras precipitaciones cuya misión es la de satisfacer la humedad del suelo.

Las corrientes superficiales, si no se han secado, siguen siendo alimentadas por el escurrimiento subterráneo.

Si se presenta escurrimiento superficial este es mínimo.

La evapotranspiración se reduce.

Cuando existe nieve, esta absorbe parte de la lluvia caída y su efecto de almacenamiento alargará este segundo periodo

A través del suelo congelado puede infiltrarse el agua precipitada si su contenido de humedad es bajo.

Tercera fase

Comprende el periodo húmedo en una etapa más avanzada.

El agua de infiltración satura la capa del suelo y pasa, por gravedad, a aumentar las reservas de agua subterránea.

Se presenta el escurrimiento superficial, que puede o no llegar a los cauces de las corrientes, lo cual depende de las características del

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FASE DESCRIPCIÓN

suelo sobre el que el agua se desliza.

Si el cauce de las corrientes aún permanece seco, el aumento del manto freático puede ser, en esta fase suficiente para descargar en los cauces.

Si la corriente de agua sufre un aumento considerable, en lugar de que sea alimentada por almacenamiento subterráneo (corriente efluente), la corriente contribuirá al incremento de dicho almacenamiento (corriente influente).

La evapotranspiración es lenta.

En caso de que exista nieve y su capacidad para retener la lluvia haya quedado satisfecha, la lluvia caída se convertirá directamente en escurrimiento superficial.

Si el suelo permanece congelado, retardará la infiltración, lo que favorecerá al escurrimiento, pero en cuanto se descongele, el escurrimiento superficial disminuirá y aumentará el almacenamiento subterráneo.

Cuarta fase

Continúa el periodo húmedo.

La lluvia ha satisfecho todo tipo de almacenamiento hidrológico

En algunos casos el escurrimiento subsuperficial llega a las corrientes tan rápido como el escurrimiento superficial.

El manto freático aumenta constantemente y puede llegar a alcanzar la superficie del suelo, o bien la velocidad de descarga hacia las corrientes puede llegar a ser igual a la de recarga.

Los efectos de la nieve y el hielo son semejantes a los de la tercera fase.

Quinta fase

El periodo de lluvia cesa.

Las corrientes de agua se abastecen del escurrimiento subsuperficial, del subterráneo y del almacenamiento efectuado por el propio cause.

La evapotranspiración empieza a incrementarse.

En caso de existir nieve, cuando la temperatura está bajo 0°C, produce la prolongación de esta fase.

Esta fase termina cuando las reservas de agua quedan de tal manera reducidas que se presentan las características de la primera fase.

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5.2.3. Factores que afectan al escurrimiento

En el cuadro 3, se aprecia los factores que intervienen y afectan en el

escurrimiento superficial, donde el principal componente es la precipitación,

seguido de los factores fisiográficos, los factores físicos y la red de drenaje.

Cuadro 3. Factores que afectan al escurrimiento superficial. Maderey et al., (2005).

FACTOR DESCRIPCIÓN

Precipitación

Forma de la precipitación

Intensidad de la precipitación

Duración de la precipitación

Distribución de la precipitación en el espacio

Dirección del movimiento de la precipitación

Precipitación antecedente y humedad del suelo

Factores fisiográficos

Factores morfométricos

Superficie

Forma

Pendiente

Orientación

Altitud

Factores físicos

Uso y cubierta del suelo

Tipo de suelo

Geología

Topografía

Red de drenaje Densidad hidrográfica

Densidad de drenaje

5.2.4. Metodologías para calcular el escurrimiento

5.2.4.1. Método racional

Presentado por primera vez en 1851 por Mulvaney e implementado en 1889 por

Emil Kuichling en los Estados Unidos. A este método se le otorgó este nombre

debido a que los demás métodos no eran racionales ni empíricos. González

(2016).

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De acuerdo con López (2007), actualmente el método se utiliza mucho para el

diseño de alcantarillado y estructuras de drenaje. Su gran difusión se atribuye a la

simplicidad y facilidad con que se aplica la metodología. Se basa en considerar

que, durante un tiempo determinado ocurrirá una lluvia uniforme, generando un

escurrimiento con un caudal constante. SIAPA (2014) citado por González (2016).

La expresión matemática de este método se muestra en la siguiente formula:

Qw = (A)(C)(P)

Donde:

Qw = Escurrimiento medio anual (m3)

A = Área de la zona de estudio (km2)

C = Coeficiente de escurrimiento

P = Precipitación Media Anual (mm)

El coeficiente de escurrimiento (Ce) depende de las características y condiciones

del suelo. UAM (2015), citado por Gonzales (2016). Para su cálculo se utilizará el

coeficiente de Precert y Nadal.

Prevert propone valorar la cuenca de acuerdo con el uso de suelo, pendiente y

textura, mientras que nadal contempla la extensión de la subcuenca, la

precipitación media anual y la forma que presenta el relieve en la cuenca.

En el cuadro 4 se expresan los coeficientes de escurrimiento dependiendo de la

textura del suelo; arenoso-limoso, limoso y arcilloso con sus respectivas

combinaciones, para tres usos de suelo teniendo diferentes pendientes.

Cuadro 4. Coeficientes de escurrimiento de prevert de acuerdo con el uso de suelo.

USO DE SUELO

PENDIENTE (%)

TEXTURA DEL SUELO

ARENO-LIMOSO

LIMOSO ARCILLOSO

LIMOSO-ARENOSO

LIMOSO-ARCILLOSO

Bosque 0-5 0.10 0.30 0.40

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USO DE SUELO

PENDIENTE (%)

TEXTURA DEL SUELO

ARENO-LIMOSO

LIMOSO ARCILLOSO

LIMOSO-ARENOSO

LIMOSO-ARCILLOSO

5-10 0.25 0.35 0.50

10-30 0.30 0.40 0.60

>30 0.32 0.42 0.63

Pastizal

0-5 0.15 0.35 0.45

5-10 0.30 0.40 0.55

10-30 0.35 0.45 0.65

>30 0.37 0.47 0.68

Cultivo agrícola

0-5 0.30 0.50 0.06

5-10 0.40 0.66 0.70

10-30 0.50 0.70 0.80

>30 0.53 0.74 0.84

Nadal facilita la siguiente fórmula para el cálculo del coeficiente de escorrentía:

C: 0.25*K1*K2*K3

K1 = Factor de la extensión de la cuenca.

K2 = Factor de la lluvia media anual.

K3 = Factor de la pendiente y de la permeabilidad del suelo.

En el cuadro 5 se muestran los factores necesarios para la fórmula de Nadal, la

extensión en kilómetros de la cuenca, con su correspondiente K1, la lluvia media

anual con su respectiva K2 y las características de la cuenca para obtener el K3.

Cuadro 5. Factores necesarios para la fórmula de Nadal (1986) citado por

González (2016).

EXTENSIÓN LLUVIA MEDIA ANUAL CARACTERÍSTICAS

Km2 K1 mm K2 CUENCA K3

10.00 2.60 200.00 0.25 Llana y permeable 0.5-0.7

20.00 2.45 300.00 0.50 Ondulada 0.5-1.2

40.00 2.15 400.00 0.75 Montañosa e impermeable

1.2-1.5

100.00 1.80 500.00 1.00

200.00 1.70 600.00 1.10

500.00 1.40 700.00 1.17

1,000.00 1.30 800.00 1.25

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EXTENSIÓN LLUVIA MEDIA ANUAL CARACTERÍSTICAS

Km2 K1 mm K2 CUENCA K3

5,000.00 1.00 900.00 1.20

10,000.00 0.90 1,000.00 1.40

20,000.00 0.87 1,200.00 4.50

5.2.4.2. Método de número de curva

Elaborado por el Departamento de conservación de suelos de los Estados Unidos

(Soil Conservation Service) en 1972. Este método es un modelo conceptual de

una abstracción hidrológica de las tormentas, cuyo objetivo es estimar el arrastre

superficial directo debido a la lluvia. Pero no considera las variaciones espaciales

ni temporales de la filtración o las perdidas. Solo incluye tendencias promedio, las

variaciones se pueden deber al tipo de suelo, manejo y condiciones superficiales.

Ponce y Hawkins (1996) citado por Gonzales (2016).

Se describen a continuación las expresiones matemáticas utilizadas en esta

metodología.

𝑄 =(0.7)(P − 0.2s)2

(0.7)(𝑃 + 0.8𝑠)

Donde:

Q=Escurrimiento medio anual o mensual (m3)

P=Precipitación mensual promedio (mm)

s= Capacidad máxima de retención de humedad del suelo

𝑠 = 254(100

𝐶𝑁− 1)

Donde:

s = Capacidad máxima de retención de humedad del suelo

CN = Curva numérica

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En esta metodología es necesario conocer las características físicas y bióticas del

área de interés, es decir, conocer todas las propiedades del suelo y de la

vegetación, en cuanto al suelo es necesario conocer al grupo en el que se

encuentra clasificado y la clase textural, en relación a la parte biótica, que clase de

cobertura vegetal presenta el área de estudio y en qué condiciones se encuentra

la cobertura vegetal.

5.3. Materiales orgánicos para el control del escurrimiento superficial

El uso de técnicas biológicas de control de erosión, como la hidrosiembra, el

hidromulch y la repoblación con especies nativas constituye la mejor estrategia

para reducir la erosión en suelos de textura arenosa, como en paleodunas (Avaria

et al., 2001), estas técnicas también sirven para el control del escurrimiento

superficial.

Mantas orgánicas: el uso conjunto de la vegetación y las mantas orgánicas

puede ser muy positivo, y ambas técnicas son complementarias y pueden

promover la estabilización de una forma integrada. Casal et al., (2007).

Según English, (1997), citado por Casal et al., (2007). Las mantas proporcionan

una protección inmediata contra la erosión y previenen la perdida de semillas por

procesos erosivos, favoreciendo el establecimiento de plantas, por eso se utilizan

antes o después de la hidrosiembra o se incorporan a la propia manta.

Son tejidos permeables generalmente de fibras biodegradables de origen vegetal

como acolchado de paja, heno, fibra de coco, ixtle, Contreras, (2003), ayudan a la

estabilización de terrenos al disminuir los impactos de las gotas de lluvia así la

escorrentía superficial, facilitando la infiltración del agua (figura 1).

Las mantas orgánicas minimizan la escorrentía y reducen los riesgos de

compactación y encostramiento. Casal et al, (2007).

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Las mantas orgánicas tienen un efecto de conservación, ya que las partículas del

suelo quedan retenidas entre los intersticios de la manta, uniéndose a sus fibras,

realizando las siguientes funciones: disminuir la velocidad de flujo, facilitar la

infiltración del agua al terreno, disminuir escorrentías, aumentar la actividad

microbiana y favorecer la implantación de la vegetación. Bonterra (2012).

Fig. 1. Ejemplo del uso de las Mantas orgánicas, para el control del escurrimiento y retención del suelo, en ladera. Fuente: Paisajes del sur, España (2017).

Hidrosiembra: consiste en proyectar sobre terrenos con declives (taludes, cerros,

etc.), una cubierta de 5 a 50 mm de espesor de una mezcla constituida por

sustancias químicas adherentes, fibras (de vidrio, de celular o de poliéster),

emulsiones asfálticas, abonos y semillas, utilizando para ello equipos especiales y

costosos. Flores et al., (1998).

Hidromulch: es un compuesto de numerosas fibras vegetales, que, al ser

proyectadas por la hidrosiembra, junto con un estabilizante único desarrollado

para tal fin que son sustancias que, en solución acuosa con otros materiales,

aplicadas sobre el suelo penetran en él y al desecarse, adhiere la mezcla entre las

partículas terrosas dándole consistencia y permeabilidad. Pueden ser naturales de

orígenes vegetales y/o sintéticos. Bonterra (2012).

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En la figura 2, del lado izquierdo se puede observar el uso de la técnica de la

hidrosiembra, mientras que del lado derecho se aprecia el uso del hidromulch,

ambas para la estabilización de taludes.

Fig. 2. Talud de carreta estabilizado con el uso de la hidrosiembra de gramíneas y el uso del hidromulch, como manta orgánica para el control del escurrimiento superficial. Fuentes: Bontera Ibérica, España (2012).

Barreras vivas: las barreras vivas son hileras de plantas perennes (árboles o

arbustos) establecidas en laderas para reducir la velocidad del agua de lluvias que

escurre sobre la superficie del terreno y retener los materiales transportados por

ella. Vázquez (2015), como se aprecia en la figura 3.

Fig. 3. Uso de barreras vivas para la reducción de la velocidad de la escorrentía. Fuente: CONAFOR (2012).

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Mallas sintéticas: son hechas con fibras de polietileno de alta densidad que

forman, refuerzan y entrelaza el conjunto planta-suelo. Estos geosintéticos, están

indicados para la protección y estabilización de taludes y márgenes de terrenos

erosionados, estabilización de suelos en caminos forestales y agrícolas. Ministerio

del Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (2008).

Las mallas volumétricas son realizadas de materiales sintéticos imperecederos,

constan de un entramo volumétrico que dispone de espacio interior vacío, lo que

permite retener tierra vegetal. Mediante esta tecnología se consigue crear suelo en

zonas de pendientes altas, revegetar taludes y crear una protección eficaz y

duradera contra la erosión. Ministerio del Medio Ambiente y Medio Rural Marino

(2008).

Mallas orgánicas: son redes únicamente de fibras vegetales como el yute, coco,

su función es reducir la degradación de suelos por efectos erosivos. A diferencia

de las mantas, estas presentan espacios abiertos (2X2 cm) o más pequeños que

funcionan como micro-diques que retienen las partículas frenando la velocidad del

agua. Zecua (2013).

En la figura 4, del lado izquierdo se puede observar el uso de la técnica con las

mallas sintéticas, mientras que del lado derecho se aprecia el uso de las mallas

sintéticas, ambas para la estabilización de taludes.

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Fig. 4. Mallas sintéticas para la estabilización de taludes en carreteras y Mallas orgánicas para estabilizar suelos, Fuente: TDM Colombia, Perú (2017) y Bontera Ibérica, España (2017).

5.4. El suelo y su deterioro ambiental

De acuerdo con la FAO (2007) el suelo es definido como un cuerpo natural que

consiste en capas de suelo (horizontes de suelo) compuestas de materiales

meteorizados, materia orgánica, aire y agua. El suelo es el producto final de la

influencia del tiempo y combinado con el clima, topografía, organismos (flora,

fauna y ser humano), de materiales parentales (rocas y minerales originarios).

Como resultado el suelo difiere de su material parental en su textura, estructura,

consistencia, color y propiedades químicas, biológicas y físicas.

Por otra parte la CONAFOR (2015), define que el suelo es un recurso natural no

renovable debido a que su proceso de formación tarda cientos de años, es un

sistema dinámico que ejerce funciones de soporte biológico en los ecosistemas,

funciona como filtro y amortiguador que retiene sustancias, protegiendo las aguas

subterráneas y superficiales contra la penetración de agentes nocivos, transforma

compuestos orgánicos descomponiéndolos o modificando su estructura

consiguiendo la mineralización, también proporciona materias primas renovables y

no renovables de utilidad para el ser humano.

El suelo es la fina capa de material fértil que recubre la superficie de la tierra, el

suelo es una capa delgada situada en el límite entre la atmosfera y la zona

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continental de la corteza terrestre. Atmosfera, corteza y suelo interactúan para

proporcionar a los seres vivos los recursos que necesitan, por tanto, constituyen el

soporte de la vida sobre los continentes.

A pesar de que existen diferentes interpretaciones de lo que el suelo significa,

coinciden en que es un elemento importante para que exista vida en nuestro

planeta, ya que en ella interactúan los seres autótrofos y generando una cadena

alimentaria y evolutiva.

5.4.1. Erosión hídrica

La erosión hídrica es un proceso continuo que consiste en la separación de las

partículas y agregados de la masa del suelo, su transporte y sedimentación,

siendo el agente activo el agua. La pérdida de suelo por la erosión hídrica

generalmente se expresa en unidad de peso por unidad de área y unidad de

tiempo (Mg ha-1 año-1).

La erosión hídrica se inicia cuando las gotas de lluvia golpean terrones y

agregados en la superficie de un suelo desnudo, causando el movimiento de las

partículas más finas como sedimento en suspensión en el flujo del agua, el cual en

su movimiento cuesta abajo, va abriendo surcos a lo largo de la vía. Cada lluvia

subsecuente erosiona cantidades adicionales de suelo; con la degradación del

suelo se manifiesta la degradación de la tierra.

La denudación del suelo, condición que propicia el desarrollo de los procesos de

erosión, ocurre al remover la cobertura vegetal protectora por el laboreo del suelo

para el cultivo, la quema de residuos de cosecha, el sobrepastoreo, la

deforestación excesiva, y por la distribución drástica del suelo por el uso de

maquinaria pesada en la construcción de vías, obras de infraestructura y minería

en superficie y en labores agrícolas y forestales. La distribución del suelo es

particularmente desastrosa, a los efectos de la erosión, en áreas donde las

condiciones climáticas dificultan el restablecimiento de la vegetación protectora.

Donahue et al., (1983), citado por López (2002).

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5.4.1.1. Proceso de erosión hídrica

Ellison (1974), citado por López (2002). propuso una división del proceso de

erosión hídrica en tres fases básicas.

1. Separación: consiste en el desprendimiento y disgregación de los

agregados del suelo en partículas de tamaños transportables. Se

expresa en unidades de peso por unidad de superficie (Mg Km-1, o bien

g m-2).

2. Transporte: en esta fase las partículas y/o agregados, separados del

suelo, se mueven con el agua a través de la pendiente. Se expresa en

unidades de peso por unidad de superficie (Mg Km-1, o bien g m-1).

3. Sedimentación: consiste en el depósito de los materiales se suelo

transportados, que ocurre al disminuir la capacidad de transporte del

flujo de agua. La acción es intermitente, pues el suelo depositado, es

puesto de nuevo en movimiento, al reiniciarse la actividad del agua.

5.4.1.2. Factores de la erosión hídrica

En la base de que la causa fundamental de la erosión hídrica del suelo es que la

lluvia actúa sobre el suelo, Hudson (1981), citado por López (2002). plantea que

el estudio de la erosión del suelo puede ser divido de acuerdo con cómo ésta es

afectada por diferentes tipos de lluvia y como varia bajo diferentes condiciones de

suelo. La magnitud de la erosión dependerá entonces de la combinación del poder

de la lluvia para causar erosión y de la habilidad del suelo para contrarrestar la

acción de la lluvia. En términos matemáticos plantea entonces que la erosión

hídrica es una función de la erosividad de la lluvia y de la erosionabilidad del

suelo.

Erosión = f (Erosividad) (erosionabilidad)

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5.4.2. Conservación de suelos

La conservación de concebía como el establecimiento de áreas excluidas de las

actividades productivas, y decretadas con el fin de proteger zonas con valor

paisajístico, recreativo e hidrológico, o bien decretar vedas sobre recursos

maderables. Soberón et al., (1995).

Una de las consecuencias de la erosión es que disminuye la fertilidad del suelo al

perderse los nutrientes esenciales para los cultivos, además de provocar otro

problema de gran importancia como es la sedimentación; suelos desplazados del

lugar original y depositado en otro. Pacheco (2000).

La recuperación del suelo puede lograr mejoras en las propiedades físicas y

químicas, pero no suficientemente como para restaurar el suelo a nivel original.

López (2002).

5.4.2.1. Técnicas de control del escurrimiento superficial y erosión hídrica.

Las obras para evitar la pérdida de suelo por escurrimiento superficial del agua

tienen por objeto captar el agua de lluvia, favorecer su penetración e impedir que

se escurra sobre la superficie, por lo que además cumple la función de conservar

agua previniendo su escasez, al menos parcialmente en los suelos. Vázquez

(2015).

Terrazas de muro vivo: son terraplenes que se forman gradualmente, a partir del

movimiento de suelo que se da durante las labores de cultivo en terrenos de

ladera y es retenido por setos de diversas especies de árboles o arbustos que se

establecen siguiendo curvas a nivel. Cuevas et al., (2007).

Terrazas de formación sucesiva: son terraplenes que se forman por el

movimiento del suelo entre bordos de tierra. Éstos detienen el suelo que proviene

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del área entre terrazas, construyendo un canal de desagüe aguas abajo del bordo.

Cuevas et al., (2007).

En la figura 5, del lado izquierdo se puede observar el uso de terrazas de muro

vivo, mientras que del lado derecho se aprecia el uso de las terrazas de formación

sucesiva, ambas para contrarrestar los efectos negativos de la erosión hídrica.

Fig. 5. Terrazas de muro vivo para contrarrestar la erosión hídrica y terrazas de formación sucesiva para la restauración de paisajes. Fuente: Manual de Conservación de suelos CONAFOR 2007.

Terrazas individuales: Son terraplenes de forma circulas, trazados en curvas a

nivel de un metro de diámetro en promedio. En la parte central de ellas se

establece una especie forestal. Cuevas et al., (2007).

Barreras de piedra en curvas a nivel: Son un conjunto de rocas colocadas de

manera lineal en curvas a nivel y de manera perpendicular a la pendiente para

retener suelo en zonas con presencia de erosión hídrica laminar. Normalmente se

utiliza una sección cuadrangular de 30 cm X 30 cm. Cuevas et al., (2007).

En la figura 6, del lado izquierdo se puede observar el uso de terrazas

individuales, mientras que del lado derecho se aprecia el uso de las barreras de

piedra, ambas para contrarrestar los efectos negativos de la erosión hídrica y son

usadas como tecnologías para conservación de suelo y agua.

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Fig. 6. Terrazas individuales como obras de conservación de suelo y agua en las actividades de reforestación y barreras de piedra en curvas a nivel para la mitigación de la erosión hídrica. Fuente: Manual de Conservación de suelos CONAFOR 2007.

Zanjas trincheras: Son excavaciones en curvas a nivel de 0.4 metros de ancho x

0.4 m de profundidad y 2 metros de longitud, en promedio, trazadas a “tres

bolillos” y separadas con tabique divisor de 2 metros de largo. También se les

denomina zanjas ciegas. Cuevas et al., (2007).

Bordos a curvas de nivel: Es un sistema de bordos que se conforma con el

producto de la excavación de suelo o subsuelo, de forma perpendicular a la

pendiente del terreno, siguiendo curvas a nivel con maquinaria o aperos de

labranza, en combinación con instrumentos manuales. Sirve para propiciar la

intercepción de azolves y escurrimientos, así como aumentar la infiltración y

retención de humedad para el establecimiento de reforestaciones y vegetación

nativa. Cuevas et al., (2007).

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En la figura 7, del lado izquierdo se puede observar el uso de zanjas trincheras,

mientras que del lado derecho se aprecia el uso de bordos a curvas a nivel, ambas

para contrarrestar los efectos negativos de la erosión hídrica y son usadas como

tecnologías para conservación de suelo y agua.

Fig. 7. Zanjas trinchera y bordos a curvas de nivel, ambas para el control del escurrimiento superficial y obras de compensación ambiental para recargar de acuíferos. Fuente: Manual de Conservación de suelos CONAFOR 2007.

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26

6. Materiales y métodos

6.1. Ubicación de la zona de estudio

6.1.1. Ubicación política

El área de estudio se encuentra dentro del predio las cruces (Área experimental de

la División de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma Chapingo), misma

que se adentra en la Sierra Nevada dentro del Valle de México y está a

aproximadamente a un kilómetro de la población de Tequexquináhuac, en el

municipio de Texcoco Edo de México. Se localiza en las coordenadas geográficas

19° 27’ Latitud Norte y 98° 48’ Longitud Oeste, la altitud tiene un rango que va de

los 2480 a los 2650 m. Ávila (1963)

En la figura 8 se muestra la ubicación del área experimental las cruces, así como

la de los lotes experimentales que se indican como puntos de color rojo.

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Fig. 8. Ubicación política del campo experimental las cruces. Fuente: Elaboración propia.

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28

6.1.2. Ubicación hidrográfica

El área experimental se encuentra dentro de la región hidrológica (RH26) Río

panuco, en la cuenca hidrológica RH26D Río Moctezuma, perteneciendo a la

RH26Dp L. Texcoco y Zumpango.

Región Hidrológica 26, Pánuco (RH-26):

Se ubica al centro-noreste de la República Mexicana; colinda al norte con las

Regiones Hidrológicas 37 y 25, al este con el Golfo de México y la RH-27, al sur

con la RH-18 y al oeste con la RH-12.

Es una de las regiones más importantes de México, el volumen de sus corrientes

superficiales la sitúan dentro de las cinco más grandes del país. Es drenada por

un conjunto de corrientes intermitentes pequeñas y por corrientes perennes,

presentando un patrón de drenaje dendrítico subparalelo. En el estado de México

esta Región Hidrológica abarca el 45% del estado.

Cuenca Hidrológica Río Moctezuma (RH26D):

La cuenca Río Moctezuma se localiza al noreste de la entidad, comprende el

35.45% de la superficie estatal. Al norte se extiende al interior de los estados de

Querétaro de Arteaga e Hidalgo; al este colinda con la cuenca RH18A y se

continúa a los estados de puebla, Hidalgo y Tlaxcala; al sur limita con la cuenca

RH18F y penetra a la Ciudad de México, mientras que, al oeste, tiene la

colindancia con la cuenca RH12A.

El drenaje es de tipo dendrítico subparalelo, conformado por corrientes perennes y

subcolectores intermitentes de segundo y tercer orden. El Río San Juan en el

Estado de México, el Río Tula (al pasar por el estado de Hidalgo) da origen a la

corriente más importante de esta cuenca: el Río Moctezuma, que recibe este

nombre después de un recorrido de 174 km desde su nacimiento, y se considera

el principal afluente del Río Pánuco.

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Subcuenca L. Texcoco y Zumpango (RH26Dp):

La subcuenca L. Texcoco y Zumpango abarcan los Estado de México y Ciudad de

México, que comprende un área de 4,865.49 km2, entre los dos estados abarca 78

municipios. El drenaje es de tipo dendrítico subparalelo conformado por corrientes

intermitentes, perennes y lagos, es decir es una subcuenca de tipo endorreica.

En la figura 9 se puede observar la posición del área experimental con respecto a

su ubicación hidrográfica

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Fig. 9. Ubicación hidrográfica del campo experimental las cruces. Fuente: Elaboración propia.

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31

6.1.3. Clima

El Clima presente en el campo experimental las cruces así como en los lotes

experimentales corresponde a la clasificación de templado húmedo con lluvias

abundantes en el verano; cuya nomenclatura de acuerdo con la clasificación de

Enriqueta García, es C (wz) (w) b1, el cual se presenta en la región de la Sierra

Nevada en un rango de altura que varía de 1,400 a 1,800 msnm y cuyos

elementos básicos tienen los siguientes valores de precipitación media anual de

597.22 mm; temperatura media anual de 17.4 °C, con máximas y mínimas de

37.4°C y 2°C, respectivamente. Así mismo se establece que el mes más frio es

enero y el más cálido corresponde a mayo. La presencia de heladas inicia en

octubre y se prolonga hasta el mes de abril. El número promedio de días

despejados es de 105 y 159 días con lluvia. Macedo & Villegas (2015)

6.1.4. Suelos

En el campo experimental se localizan tres unidades de suelo, las cuales son

Feozem háplico, Cambisoles eútricos y Leptosoles dístricos, mismos que se

desarrollan en diferentes tipos de vegetación. Macedo & Villegas (2015)

Feozem (H). Del griego phaeo: pardo; y del ruso semljá: tierra. Literalmente, tierra

parda. Suelos que se pueden presentar en cualquier tipo de relieve y clima,

excepto en regiones tropicales lluviosas o zonas muy desérticas. Es el cuarto tipo

de suelo más abundante en el país. Se caracteriza por tener una capa superficial

oscura, suave, rica en materia orgánica y en nutrientes. Los Feozems son de

profundidad muy variable. Cuando son profundos generalmente se encuentran en

terrenos planos y se utilizan para la agricultura de riego temporal, de granos,

legumbres u hortalizas, con rendimientos altos. Los Feozems menos profundos,

situados en ladras o pendientes, presentan como principal limitante la roca o

alguna cementación muy fuerte en el suelo. Tienen rendimientos más bajos y se

erosionan con más facilidad, sin embargo, pueden utilizarse para el pastoreo o la

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ganadería con resultados aceptables. El uso óptimo de estos suelos depende en

muchas ocasiones de otras caracterizas del terreno y sobre todo de la

disponibilidad de agua para riego. Su símbolo en la carta edafológica es H. INEGI

(2004).

Se pueden localizar en regiones frías o cálidas, suficiente húmedas durante el

año, formando terrenos planos u ondulados, con vegetación natural de pastos o

especies forestales. Son suelos porosos y fértiles, por lo que son usados

ampliamente en la agricultura y ganadería y que son buenos productores de

gramíneas y forrajes en general. Macedo & Villegas (2015).

Cambisoles (B). Del latín cambiare: cambiar. Literalmente, suelo que cambia.

Estos suelos son jóvenes, poco desarrollados y se pueden encontrar en cualquier

tipo de vegetación o clima excepto en los de zonas áridas. Se caracterizan por

presentar en el subsuelo una capa con terrones que presentan vestigios del tipo

de roca subyacente y que además puede tener pequeñas acumulaciones de

arcilla, carbonato de calcio, fierro o manganeso. También pertenecen a esta

unidad algunos suelos muy delgados que están colocados encima de un tepetate.

Son muy abundantes, se destinan a muchos usos y sus rendimientos son

variables pues dependen del clima donde se encuentre el suelo. Son de moderada

a alta susceptibilidad a la erosión. Su símbolo es B INEGI (2004).

Leptosol (I). Los leptosoles son sinónimos de Litosoles; proviene de la palabra

griega lithos que significa piedra. Connotativa de suelos con roca dura a muy poca

profundidad. Macedo & Villegas (2015).

Son suelos muy someros sobre roca continua y suelos extremadamente

gravillosos y/o pedregosos. Los leptosoles son suelos azonales y particularmente

comunes en regiones montañosas. FAO (2007).

Los leptosoles son un recurso potencial para el pastoreo en estación húmeda y

tierra forestal. La erosión es la mayor amenaza para estos suelos, particularmente

en regiones montañosas de zonas templadas donde la alta presión de la

población, la sobreexplotación y creciente contaminación ambiental llevan al

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deterioro de bosques. Los leptosoles en pendientes de colinas generalmente son

más fértiles que en sus contrapartes en tierras más llanas. Uno o unos pocos

buenos cultivos podrían tal vez producirse en tales pendientes, pero al precio de

una erosión severa. Su símbolo es I. FAO (2007).

Haplico (h). Cuenta con una típica expresión de ciertos rasgos (típica en el

sentido de que no hay una característica adicional o significativa) y sólo se usa si

no aplica ninguno de los calificadores previos. FAO (2007).

Eútrico (e). Cuenta con una saturación con bases (por NH4OAc 1 M) de 50 por

ciento o más en la mayor parte entre 20 y 100 cm de la superficie del suelo o entre

20 cm y roca continua o una capa cementada o endurecida, o en una capa de 5

cm o más de espesor, directamente encima de roca continua si la roca continua

comienza dentro de 25 cm de la superficie del suelo. FAO (2007).

Dístrico (d). Cuenta con una saturación con bases (por NH4OAc 1 M) menor de

50 por ciento en la mayor parte entre 20 y 100 cm de la superficie del suelo o entre

20 cm y roca continua o una capa cementada o endurecida, o, en Leptosoles, en

una capa, de 5 cm o más de espesor, directamente encima de roca continua, si la

roca continua comienza dentro de 25 cm de la superficie del suelo. FAO (2007).

6.1.5. Geología

EL campo las cruces se localiza dentro de la zona de lomeríos considerada como

una zona de transición entre la planicie y las laderas del pie de monte de la Sierra

Nevada, también conocida como Sierra de Río Frío, la cual forma parte del Eje

Neovolcánico y dentro de este constituye parte de la formación Chichinautzin,

cuyas erupciones ocurridas en distintas épocas formaron acumulaciones de lava,

tobas y brechas. Macedo & Villegas (2015)

El campo experimental se compone de rocas ígneas extrusivas acidas y de

composición intermedia, representadas por riolitas andesitas, dacitas, profidos,

asociados a este tipo de materiales. La zona fue afectada por la deposición de

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arenas y cenizas volcánicas en distintas épocas geológicas, las cuales se

litificaron y pasaron a formar una capa continua de toba y aglomerado volcánico,

pero a la vez formaron los suelos que son aprovechados por el hombre. Macedo &

Villegas (2015)

6.1.6. Vegetación

De acuerdo con Macedo & Villegas (2015), el estrato arbóreo es representado por

especies de Pinus, Cupressus y Quercus principalmente, mientras que el estrato

arbustivo está formado por leguminosas y cactáceas; y sobre la superficie del

suelo, el estrato herbáceo está representado por especies pertenecientes a la

familia de las amarilidáceas, liliáceas y astareace en general.

El estrato arbustivo lo constituyen especies nativas pertenecientes a los géneros:

Prunus, Senecio, Agave, opuntia, juniperus y Buddleia. El estrato herbáceo está

conformado principalmente por algunas especies de pastos como Bouteloa

radicosa, B. hirsuta, B. simplex, Aristida adsencionis y Muhlenbergia repens, así

como un amplio conjunto de especies pertenecientes a la familia de las

compuestas.

En el cuadro 6 se encuentra un listado de especies de acuerdo con el inventario

florístico citado por Macedo y Villegas (2015).

Cuadro 6. Inventario florístico “Las cruces”

NOMBRE CIENTÍFICO NOMBRE COMÚN

Hilaria cenchroides Espiga negra

Bouteloa radicosa Zacate navaja

Bouteloa hirsuta Nvaja belluda

Bouteloa simplex Zacate agua

Stevia serrata Jarilla

Aristida adsencionis Zacate belludo

Muhlenbergia repens Zacate hueco

Salix oxypelis Sauce

Crataegus mexicana Tejocote

Prunus capuli Capulin

Senecio angulifolius Senecio

Agave atrovirens Maguey pulquero

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NOMBRE CIENTÍFICO NOMBRE COMÚN

Quercus microphylla Encino enano

Opuntia streptacantha Nopal tuna roja

Gymnosperma glutinosum Talencho

Pinus leiophylla -----------

Pinus montezumae -----------

Pinus pseudostrobus -----------

Pinus rudis -----------

Cupressus lindleyi Cedro blanco

Juniperus monticola f. compacta Enebro

Juniperus flaccida Enebro

Alnus jorullensis Aile

Salix bonplandiana Sauce

fraxinus uhdei Fresno

Buddleia cordata Tepozan

Taxodium mucronatum Ahuehuete o Sabino

Senecio salignus Jarillo

Schinus molle Pirul

Fuente: Macedo y Villegas (2015).

6.2. Materiales

Los materiales utilizados para llevar a cabo la presente investigación fueron los

siguientes:

Material experimental:

Costales de yute

Petates con fibras de palma

Fibras de palma “Bonote”

Material de construcción e instalación

Alambre recocido

Clavos

Tablas

Cintas de madera

Estacas

Pala

Azadón

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Cubetas

Mazo

Martillo

Plástico

Material de medición

Pluviómetro de cuña

Botes graduados

Regla transparente

6.3. Metodología de campo

Diseño experimental. Se realizó un diseño Completamente al Azar en el año

2013 aunque los datos empezaron a tomarse de manera constante en el 2014,

debido a que es necesaria la obtención de datos de más de un año para

compararlo con otros eventos de lluvias, además de medir la resistencia de los

materiales.

Este diseño experimental es el más sencillo de los diseños existentes, consiste en

asignar aleatoriamente un conjunto de tratamientos a varias unidades

experimentales, que en este caso corresponde al de los lotes de escurrimiento,

definidos previamente en gabinete, estos deben ser unidades homogéneas para

reducir el error entre parcelas.

El experimento lo constituyen tres tratamientos con cuatro repeticiones cada una,

más el testigo que incluye dos repeticiones, haciendo un total de 14 lotes

experimentales.

Ubicación de tratamientos en campo. Previo al establecimiento de los lotes

experimentales se realizó un recorrido dentro del campo experimental las cruces,

para identificar las áreas adecuadas para los objetivos de la investigación.

Se ubicaron dos áreas experimentales que cumplen con las siguientes

características: constituyen taludes de cárcavas, con alta pendiente, con

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degradación por erosión hídrica, manifestada por la presencia de surcos y

canalillos formados por el escurrimiento superficial, (figura 10).

Fig. 10. Áreas definidas en campo para el establecimiento del experimento. Autor: Villegas (2013).

En el área uno se establecieron 8 lotes experimentales, mientras que en el área

dos se fijaron 6 lotes experimentales (cuadro 7), es importante mencionar que

estas dos zonas se encuentran cercanas como se muestra en la fig. 13.

Cuadro 7. Tratamiento orgánico por cada lote experimental.

TRATAMIENTO LOTE ÁREA

Fibra de palma “bonote” 1

1

Costal de yute 2

Fibra de palma “bonote” 3

Petate con fibra de palma 4

Costal de yute 5

Fibra de palma “bonote” 6

Petate con fibra de palma 7

Costal de yute 8

Testigo 9

2 Testigo 10

Petate con fibra de palma 11

Costal de yute 12

Petate con fibra de palma 13

Fibra de palma “bonote” 14

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Los tres tratamientos constan de un material orgánico biodegradable de bajo

consto, las cuales se muestran en el siguiente cuadro con sus respectivas

repeticiones por tratamiento.

Cuadro 8. Tratamientos y repeticiones por lote experimental.

TRATAMIENTO MATERIAL LOTE REPETICIÓN

1 Fibra de palma “bonote” 1 1

Fibra de palma “bonote” 3 2

Fibra de palma “bonote” 6 3

Fibra de palma “bonote” 14 4

2 Costal de yute 2 1

Costal de yute 5 2

Costal de yute 8 3

Costal de yute 12 4

3 Petate con fibra de palma 4 1

Petate con fibra de palma 7 2

Petate con fibra de palma 11 3

Petate con fibra de palma 13 4

Testigo 9 1

Testigo 10 2

Nota: por cada lote experimental se utilizó lo siguiente, (cuadro 9).

Cuadro 9. Unidades utilizadas de material por tratamiento.

TRATAMIENTO MATERIAL UNIDADES MEDIDAS

(aproximadas)

1 Fibra de palma

“bonote”

1 paca 80cm X 60cm x 3.5 cm

2 Costal de yute 3 costales 146cm X 140cm

3 Petate con fibra de

palma

2 petates 140cm X 180 cm X 0.5

Cm

Testigo Suelo desnudo ----- 5 m2

*Las medidas pueden varias por algunos centímetros, debido a su elaboración

manual.

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En la figura 11 se pueden observar los 3 tratamientos utilizados junto con el lote

testigo, colocados en taludes con pendientes pronunciadas.

Establecimiento de los lotes con sus distintos tratamientos; (1) fibra de palma “Bonote”, (2) costal de yute, (3) petates con fibras de palma y (4) testigo. Autor: Villegas (2013).

6.4. Descripción de los lotes experimentales

El proyecto costa de un muestreo totalmente al azar, donde se distribuyeron 3

tipos de tratamientos comparados con un lote testigo. Se eligieron dos áreas

específicas dentro del campo experimental las cruces, las cuales fueron taludes

con pendientes pronunciadas y degradadas por la erosión hídrica y eólica.

Para su mejor análisis se trabajaron en conjunto los 14 lotes esto para tener una

comparación más certera de los datos obtenidos en campo.

(3)

(1)

(4)

(2)

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Los 14 lotes experimentales tienen características similares a pesar de eso cada

uno tiene propiedades que se diferencian una de otra, así como el grado de

pendiente, la vegetación existente dentro de las áreas de escurrimiento y sobre

todo el tipo de cubierta orgánica que se evalúa en torno al experimento (cuadro

10).

Cuadro 10. Pendiente y exposición por cada lote experimental.

LOTE PENDIENTE (%)

EXPOSICIÓN

1 55% Noroeste

2 56% Noroeste

3 62% Suroeste

4 59% Suroeste

5 63% Suroeste

6 66% Suroeste

7 54% Suroeste

8 45% Suroeste

9 55% Norte

10 60% Norte

11 55% Sur

12 50% Sur

13 63% Sur

14 51% Sur

Promedio 57% ------

Como se puede observar en el cuadro anterior la pendiente mínima es de 50%, la

máxima es de 66% y el promedio es de 57%, es decir, los lotes experimentales

tienen una pendiente muy pronunciada.

La exposición dominante es Suroeste, en la cual se encuentran los lotes del 3 al 8,

seguidos de la exposición Sur.

Dentro de los lotes experimentales se observó la presencia de vida vegetal,

predominando las de la familia asteraceae.

La determinación de la pendiente, la exposición, así como el tipo de cobertura

vegetal se definió en campo.

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Toma de datos. En cada evento de lluvia se captó el volumen de agua generado

como escurrimiento superficial en cada lote, esto por medio de una canaleta

conductora y un bote graduado, con capacidad de 20 litros (L), se colocaron 2

botes por tratamiento o lote, y para medir volúmenes inferiores a 1 L se utilizó un

recipiente con capacidad para medir fracciones de litros.

Registro de datos. Se utilizó un formato impreso, en el que se registró el dato de

precipitación diaria, así como el volumen de agua y sedimentos captados por cada

recipiente.

En la figura 12 se indica el diseño de la captación y los instrumentos utilizados

para la medición del escurrimiento superficial.

Fig. 11. Vista general del sistema de captación del escurrimiento y recolección de datos por cada evento de lluvia. Autor: Villegas (2013).

Los Lotes experimentales se encuentran sobre un suelo clasificado como Feozem

háplico, el cual ya se caracterizó anteriormente en el apartado 6.4 suelos.

En la figura 13 se muestra la ubicación de los lotes experimentales dentro del área

experimental, ubicándose en la parte central del polígono.

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Fig. 12. Ubicación de los lotes de escurrimiento dentro del campo experimental las cruces. Fuente: Elaboración propia.

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7. Análisis de resultados

Los datos obtenidos en campo constan de dos eventos de lluvias, una

correspondiente al 2014 y la otra al 2015, las precipitaciones del primer año van

del día 28 de julio hasta el 24 de agosto, mientras que para las lluvias del segundo

año parten del día 19 de agosto hasta el 27 de septiembre.

El primer evento de lluvias consta de 15 datos de precipitación mientras que para

el segundo año se tienen 18 registros, de los cuales partieron los datos de

escurrimiento superficial en los 14 lotes experimentales.

La precipitación total del primer evento de lluvias obtuvo un valor de 138.10 mm,

mientras que para el segundo año que corresponde a 2015, tiene un valor de

149.90 mm. Estos datos se obtuvieron con un pluviómetro convencional

establecido en campo, cercano a los lotes experimentales, por lo que el valor de

precipitación es la misma en los lotes experimentales.

7.1. Escurrimiento

Eventos de lluvia del 2014

Como se puede apreciar en el cuadro 11 el tratamiento 1 generó el menor

escurrimiento promedio durante el 2014, de los 3 tratamientos utilizados, de

manera natural el testigo quien no presenta algún tipo de cobertura orgánica

generó menos infiltración y por lo tanto mayor escurrimiento.

Siendo el tratamiento 1 el más efectivo para contrarrestar el efecto del

escurrimiento superficial, podemos extrapolar que si en 5 m2 se generan un

escurrimiento de 10.42 L, en una hectárea se generarían 20,840 L de

escurrimiento.

Mientras que, para el testigo, en promedio el escurrimiento es de 12.45 L, si

hacemos la misma extrapolación que en el caso anterior tenemos que se generan

24,900 L en escurrimiento.

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44

El escurrimiento promedio durante este evento de lluvia fue de 15%, el porcentaje

más bajo corresponde a un 0% mientras que el más alto a un 36%, con una

precipitación de 1.3 y 22.1 mm respectivamente.

En el cuadro 11 se muestra el escurrimiento medio por tratamiento,

correspondiente a datos obtenidos en el año 2014, con su respectiva precipitación

de acuerdo con la fecha estudiada.

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Cuadro 11. Escurrimiento medio por tratamiento del evento de lluvias del 2014.

TRATAMIENTO 1 2 3 Te µ PRECIPITACIÓN

(mm)

PRECIPITACIÓN CAPTADA POR

LOTE (L)

% DE ESCURRIMIENTO FECHA

ÁREA ESTÁNDAR DE LOS LOTES: 5m2

28/07/2014 0 0 0 0 0 1.3 6.5 0%

29/07/2014 11.45 10.78 12.43 16.88 12.88 12.7 63.5 20%

30/07/2014 0.61 1.59 1.68 1.2 1.27 2.5 12.5 10%

02/08/2014 0.24 0.43 0.3 0 0.24 2.5 12.5 2%

04/08/2014 0 0 0 0 0 0.1 0.5 0%

05/08/2014 9.23 8.68 11.45 35 16.09 15 75 21%

07/08/2014 10.43 16.38 15.75 18.3 15.21 13 65 23%

11/08/2014 32.98 34.58 29.73 23.8 30.27 25 125 24%

12/08/2014 40 40 40 40 40 24.5 122.5 33%

13/08/2014 40 40 40 40 40 22.1 110.5 36%

14/08/2014 1.04 0.68 0.43 0.55 0.67 1.8 9 7%

16/08/2014 5.63 9.25 14.63 7.75 9.31 6.5 32.5 29%

18/08/2014 0 0 0 0 0 0.5 2.5 0%

20/08/2014 3.53 3.2 2.63 2.25 2.9 6.5 32.5 9%

24/08/2014 1.25 1.76 0.94 1.08 1.26 4.1 20.5 6%

PROMEDIO 10.42 11.15 11.33 12.45 11.34 138.1 46 15%

*(µ) Promedio.

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46

En los 3 tratamientos se registraron escurrimientos menores a los que se

presentan en el testigo, con lo que podemos deducir que estos son efectivos para

contrarrestar el escurrimiento provocado por la falta de cobertura vegetal.

El tratamiento uno presentó (figura 14) el menor porcentaje de escurrimiento

promedio en comparación con los otros tratamientos, con un 13%, de esta forma

aseverando que fue el tratamiento más efectivo en el ciclo de lluvias del año 2014.

Fig. 13 La relación del tratamiento 1 entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

Los tratamientos dos y tres arrojaron valores elevados (figura 15 y 16), casi

igualados con el testigo, con un dato de escurrimiento promedio del 15%, a pesar

de que ambos presentan 3% más de escurrimiento con respecto al tratamiento

uno, presentan escurrimientos menores que con el suelo desnudo, con estos

datos podemos apoyar la aseveración de que los tratamientos reducen

relativamente el escurrimiento superficial si los comparamos con un suelo

desnudo.

0.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

ESC

UR

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IEN

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PR

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CIÓ

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FECHA

TRATAMIENTO 1

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

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47

Fig. 14. La relación del tratamiento 2 entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

Fig. 15. La relación del tratamiento 3 entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

El testigo (figura 17), por conformarse simplemente de suelo desnudo, sin una

capa protectora que amortigüe los diferentes efectos que causa la precipitación

pluvial, presentó el mayor escurrimiento promedio, con un 16%, lo que nos indica

que por cada 100 L de precipitación se escurren 16 L aproximadamente, mientras

que para el tratamiento uno por cada 100 L de precipitación de escurren 13 L

aproximadamente.

0.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

0.020.040.060.080.0

100.0120.0140.0

ESC

UR

RIM

IEN

TO L

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TRATAMIENTO 2

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

0.0005.00010.00015.00020.00025.00030.00035.00040.00045.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

ESC

UR

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IEN

TO L

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ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TRATAMIENTO 3

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

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48

Fig. 16. La relación del testigo entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

El porcentaje promedio para este periodo de lluvias es del 13%, el dato menor

pertenece al 0% con 0.4 mm de precipitación, mientras que el valor más alto

corresponde a 33% de escurrimiento relacionada a una precipitación de 13 mm.

Eventos de lluvia del 2015

Para el año 2015 en donde se registraron más días con eventos de lluvias la

precipitación total asciende a 149.9 mm, ligeramente 11.1 mm más que para el

año 2014, más en cambio los eventos de lluvias no fueron superiores a los 21 mm

como en caso contrario del 2014 donde se registraron tres eventos consecutivos

con 25, 24.5 y 22.1 mm respectivamente.

Para el ciclo de lluvias del año 2015, los tratamientos uno y dos arrojaron un

escurrimiento promedio del 14%, esto casi igualado al porcentaje de escurrimiento

que presenta el testigo, a pesar de esto el escurrimiento es menor que en suelo

desnudo (cuadro 12).

0.0005.00010.00015.00020.00025.00030.00035.00040.00045.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

ESC

UR

RIM

IWEN

TO L

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TESTIGO

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

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49

Cuadro 12. Escurrimiento medio por tratamiento del evento de lluvias del 2015.

TRATAMIENTO 1 2 3 Te µ PRECIPITACIÓN

(mm)

PRECIPITACIÓN CAPTADA POR

LOTE (L)

% DE ESCURRIMIENTO FECHA

ÁREA ESTÁNDAR DE LOS LOTES: 5m2

19/08/2015 2.03 3.25 3.3 2.75 2.83 5.2 26 11%

24/08/2015 2.45 2.9 1.7 2.25 2.33 4.8 24 10%

31/08/2015 18.38 20.63 16.88 25.5 20.34 19 95 21%

01/09/2015 0 0 0 0 0 0.5 2.5 0%

2/092015 2.78 2.85 2.25 3.5 2.84 4.8 24 12%

03/092015 8.7 10.08 8.13 9.6 9.13 8.3 41.5 22%

04/09/2015 0.2 0.28 0.28 0 0.19 1.4 7 3%

05/09/2015 0.25 0.3 0.19 0.45 0.3 1 5 6%

07/09/2015 24.25 23.5 23 34.5 26.31 16 80 33%

09/09/2015 3.38 3.5 2.75 2.5 3.03 7.1 35.5 8%

13/09/2015 0 0 0 0 0 0.4 2 0%

16/09/2015 25.83 20.5 19.63 28 23.49 13 65 36%

17/09/2015 6.38 4.63 5.75 6 5.69 6.5 32.5 18%

19/09/2015 24.38 20.5 15.88 27 21.94 15 75 29%

21/09/2015 11.13 5.53 11 7.35 8.75 12 60 15%

22/09/2015 0.2 0.23 0.15 0 0.14 1.9 9.5 1%

23/09/2015 16 19.25 12.5 9.5 14.31 21 105 14%

27/09/2015 4.94 5.53 3.58 2.4 4.11 12 60 7%

µ 8.4 7.97 7.05 8.96 8.1 149.9 41.4 13%

*(µ) Promedio.

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50

Es notable que el escurrimiento medio es menor que para el año 2015, además el

tratamiento más efectivo corresponde al tratamiento 3, con una escorrentía de

7.05 L, siguiendo el mismo método para su extrapolación en una hectárea se

generaría un escurrimiento de 14,100 L.

Al igual que en el caso del 2014, en los 3 tratamientos se registraron

escurrimientos menores a los que se presentan en el testigo, con lo que podemos

deducir que los tratamientos son efectivos para contrarrestar el escurrimiento

provocado por la falta de cobertura vegetal.

En las figuras 18 y 19 se muestra la relación de la precipitación y el escurrimiento

utilizando el Litro como unidad de medida para ambas características.

Fig. 17. La relación del tratamiento 1 entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

0.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

19

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O

24

-AG

O

31

-AG

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01

-SEP

02

-SEP

03

-SEP

04

-SEP

05

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07

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09

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13

-SEP

16

-SEP

17

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19

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21

-SEP

22

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23

-SEP

27

-SEP

ESC

UR

RIM

IEN

TO L

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TRATAMIENTO 1

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

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51

Fig. 18. La relación del tratamiento 2 entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

El tratamiento tres presentó el menor porcentaje de escurrimiento promedio en

comparación con los otros tratamientos, con un 12%, incluso un escurrimiento

menor que en el ciclo de lluvias del año 2014, por lo que este tratamiento es el

más efectivo para el año 2015 (figura 20).

Fig. 19. La relación del tratamiento 3 entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

0.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

19

-AG

O

24

-AG

O

31

-AG

O

01

-SEP

02

-SEP

03

-SEP

04

-SEP

05

-SEP

07

-SEP

09

-SEP

13

-SEP

16

-SEP

17

-SEP

19

-SEP

21

-SEP

22

-SEP

23

-SEP

27

-SEP

ESC

UR

RIM

IEN

TO L

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TRATAMIENTO 2

ESCURRIMIENTO ESCURRIMIENTO

0.000

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

19

-AG

O

24

-AG

O

31

-AG

O

01

-SEP

02

-SEP

03

-SEP

04

-SEP

05

-SEP

07

-SEP

09

-SEP

13

-SEP

16

-SEP

17

-SEP

19

-SEP

21

-SEP

22

-SEP

23

-SEP

27

-SEP

ESC

UR

RIM

IEN

TO L

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TRATAMIENTO 3

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

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52

El testigo, por conformarse simplemente de suelo desnudo, sin una capa

protectora que amortigüe los diferentes efectos que causa la precipitación pluvial,

presentó el mayor escurrimiento promedio, con un 15%, lo que nos indica que por

cada 100 L de precipitación se escurren 15 L aproximadamente, mientras que

para el tratamiento tres por cada 100 L de precipitación de escurren 12 L

aproximadamente (figura 12).

Fig. 20. La relación del testigo entre la precipitación captada en cada lote por evento de lluvia y el escurrimiento presentado.

7.2. Infiltración

Como fue mencionado en un apartado anterior, la infiltración y el escurrimiento

tienen una relación directa entre sí, por lo que para el menor escurrimiento

promedio mencionado para el año 2014 se presenta la mayor infiltración, esto es

evidente de acuerdo con el cuadro 13, donde la mayor infiltración corresponde al

tratamiento 1 perteneciente a fibra de palma “bonote” el cual permitió la infiltración

de 35.61 L, mientras que el testigo solo reincorporó al suelo 33.58 L de agua.

Basándonos en la extrapolación realizada para la escorrentía donde se pudo

infiltrar al suelo 35.61 L, en una hectárea podrían infiltrarse 71,220 L utilizando

este tratamiento. Para el caso del testigo en donde se infiltró menos agua con

33.58 L, en una hectárea podrían infiltrarse 67,160 L, esto es en el caso del suelo

desnudo.

0.0005.00010.00015.00020.00025.00030.00035.00040.000

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

19

-AG

O

24

-AG

O

31

-AG

O

01

-SEP

02

-SEP

03

-SEP

04

-SEP

05

-SEP

07

-SEP

09

-SEP

13

-SEP

16

-SEP

17

-SEP

19

-SEP

21

-SEP

22

-SEP

23

-SEP

27

-SEP

ESC

UR

RIM

IEN

TO L

PR

ECIP

ITA

CIÓ

N L

FECHA

TESTIGO

PRECIPITACIÓN ESCURRIMIENTO

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53

Cuadro 13. Infiltración media por tratamiento del evento de lluvias del 2014.

TRATAMIENTO 1 2 3 Te µ PRECIPITACIÓN

(mm)

PRECIPITACIÓN CAPTADA POR

LOTE (L)

% DE INFILTRACIÓN FECHA

ÁREA ESTÁNDAR DE LOS LOTES: 5m2

28/07/2014 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 1.3 6.5 100%

29/07/2014 52.05 52.73 51.08 46.63 50.62 12.7 63.5 80%

30/07/2014 11.89 10.91 10.83 11.3 11.23 2.5 12.5 90%

02/08/2014 12.26 12.08 12.2 12.5 12.26 2.5 12.5 98%

04/08/2014 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.1 0.5 100%

05/08/2014 65.78 66.33 63.55 40 58.91 15 75 79%

07/08/2014 54.58 48.63 49.25 46.7 49.79 13 65 77%

11/08/2014 92.03 90.43 95.28 101.2 94.73 25 125 76%

12/08/2014 82.5 82.5 82.5 82.5 82.5 24.5 122.5 67%

13/08/2014 70.5 70.5 70.5 70.5 70.5 22.1 110.5 64%

14/08/2014 7.96 8.33 8.58 8.45 8.33 1.8 9 93%

16/08/2014 26.88 23.25 17.88 24.75 23.19 6.5 32.5 71%

18/08/2014 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 0.5 2.5 100%

20/08/2014 28.98 29.3 29.88 30.25 29.6 6.5 32.5 91%

24/08/2014 19.25 18.74 19.56 19.43 19.24 4.1 20.5 94%

PROMEDIO 35.61 34.88 34.7 33.58 34.69 138.1 46 85%

*(µ) Promedio.

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54

Para el año 2015 el tratamiento que permitió una mayor infiltración corresponde al

3 con 34.59 L, es ligeramente mayor la infiltración con respecto al tratamiento 1, el

más efectivo del 2014.

Siguiendo la misma comparativa que en los casos anteriores, en una hectárea se

tendrían 69,180 L de infiltración, mientras que para el testigo quien fue que de

manera natural generó una menor infiltración por no tener una capa o cobertura

protectora, presentó una infiltración de 32.68 L y en una hectárea podrían

infiltrarse 65,360 L.

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55

Cuadro 14. Infiltración media por tratamiento del evento de lluvias del 2015.

TRATAMIENTO 1 2 3 Te µ PRECIPITACIÓN

(mm)

PRECIPITACIÓN CAPTADA POR

LOTE (L)

% DE INFILTRACIÓN FECHA

ÁREA ESTÁNDAR DE LOS LOTES: 5m2

19/08/2015 23.98 22.75 22.7 23.25 23.17 5.2 26 89%

24/08/2015 21.55 21.1 22.3 21.75 21.68 4.8 24 90%

31/08/2015 76.63 74.38 78.13 69.5 74.66 19 95 79%

01/09/2015 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 0.5 2.5 100%

2/092015 21.23 21.15 21.75 20.5 21.16 4.8 24 88%

03/092015 32.8 31.43 33.38 31.9 32.38 8.3 41.5 78%

04/09/2015 6.8 6.73 6.73 7 6.81 1.4 7 97%

05/09/2015 4.75 4.7 4.81 4.55 4.7 1 5 94%

07/09/2015 55.75 56.5 57 45.5 53.69 16 80 67%

09/09/2015 32.13 32 32.75 33 32.47 7.1 35.5 91%

13/09/2015 2 2 2 2 2 0.4 2 100%

16/09/2015 39.18 44.5 45.38 37 41.51 13 65 64%

17/09/2015 26.13 27.88 26.75 26.5 26.81 6.5 32.5 82%

19/09/2015 50.63 54.5 59.13 48 53.06 15 75 71%

21/09/2015 48.88 54.48 49 52.65 51.25 12 60 85%

22/09/2015 9.3 9.28 9.35 9.5 9.36 1.9 9.5 99%

23/09/2015 89 85.75 92.5 95.5 90.69 21 105 86%

27/09/2015 55.06 54.48 56.43 57.6 55.89 12 60 93%

PROMEDIO 33.24 33.67 34.59 32.68 33.54 149.9 41.4 86%

*(µ) Promedio

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56

7.3. Tratamiento con mayor efectividad

Como se muestra en el cuadro 15 durante el año 2014 el tratamiento más efectivo

corresponde a la Fibra de palma “Bonote”, que en promedio disminuye 2.03 L de

escurrimiento superficial y automáticamente es el que permite una mayor

infiltración el cual fue de 35.61 L en promedio.

Mientras que para el año 2015 el tratamiento de petate con fibras de palma fue

quien generó menos escurrimiento en promedio, con 1.91 L menor que el testigo y

su infiltración se percibió en 34.59 L.

El tratamiento 3 es el más efectivo entre los dos años, ya que en la sumatoria del

escurrimiento presentado para el año 2014 y 2015 generaron 3.03 L menos que el

testigo, mientras que para el tratamiento 1 y 2, presentaron 2.59 y 2.29 L menos

de escurrimiento que el testigo.

Cuadro 15. Comparativa de los tratamientos contra el testigo.

AÑO

PRECIPITACIÓN (mm)

TRATAMIENTO

PROMEDIO DEL

ESCURRIMIENTO (L)

PROMEDIO DE LA

INFILTRACIÓN

TRATAMIENTO -

TESTIGO (L)

2014

138.10

1 (Fp) 10.42 35.61 -2.03

2 (Cy) 11.15 34.88 -1.30

3 (Pe) 11.33 34.70 -1.12

Te 12.45 33.58

TOTAL 45.36 138.77

2015

149.90

1 (Fp) 8.40 33.24 -0.56

2 (Cy) 7.97 33.67 -0.99

3 (Pe) 7.05 34.59 -1.91

Te 8.96 32.68

TOTAL 32.38 134.17

*Fibra de Palma “bonote” (Fp), Costal de yute (Cy), Petate con fibras de palma

(Pe), Testigo (Te).

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8. Discusión

La presente tesis cumple con la evaluación de tres tratamientos con elementos

orgánicos biodegradables para contrarrestar el efecto del escurrimiento superficial

que llega a generarse en cualquier evento de lluvias, esto a la vez haciendo una

comparativa con los lotes experimentales que no poseen alguna cubierta orgánica

Al comparar los resultados obtenidos en campo se logra observar que; el

tratamiento 1, 2, y 3 generan menos escurrimiento con respecto al testigo, por otra

parte, los resultados obtenidos entre los testigos son variables, ya que arrojaron

datos de escurrimiento distintos, esto puede deberse a la pendiente y exposición

de ambas.

Teniendo en cuenta que se tratan de dos eventos de lluvia y por lo tanto de dos

resultados que son distintos, para el año 2014 el tratamiento más efectivo resulto

ser en los lotes experimentales con fibra de palma “Bonote”, donde se reduce el

escurrimiento en 2.029 L, mientras que para el año 2015 el tratamiento más

efectivo corresponde para los lotes experimentales de petates con fibras de palma,

que redujeron 1.909 L con respecto al testigo.

Podemos también deducir que la resistencia de la fibra de palma “Bonote” a la

intemperie es menor que la del petate con fibras de palma, por lo cual para el año

2015 la consistencia y la resistencia de la fibra de palma “Bonote” se vio alterada y

su efectividad para reducir el escurrimiento disminuyó.

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9. Conclusión

Al comparar los tres tratamientos con el testigo es evidente que el resultado es

favorable por lo que el efecto del experimento es positivo, así mismo se

observaron en campo otros beneficios como respuesta a los tratamientos, que es

la disminución de la erosión hídrica y un menor arrastre de sedimentos.

A pesar de que la diferencia parece poco significativa entre los resultados

generados por los tratamientos comparados con el testigo, a nivel de hectárea tipo

se puede apreciar de una mejor manera la efectividad de la disminución de los

escurrimientos generados por la precipitación pluvial.

Los resultados obtenidos en esta investigación pueden facilitar otros proyectos

experimentales ya sean de investigación o de mitigación y compensación.

En proyectos experimentales puede ocuparse como base para obtener un

ambiente más controlado y con elementos de mediciones más minuciosas al

momento de la recolección de datos. Mientras que, para los proyectos de

mitigación y compensación, pudieran llegar a utilizarse en los derechos de vía de

las líneas eléctricas, en taludes generados en las construcciones de las vías

férreas al igual que las que se generan en las minas de extracción mineral y en los

diversos proyectos donde se generen taludes y se trate de evitar el escurrimiento,

favorecer la infiltración y reducir la erosión.

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