AGRADECIMIENTOS - División de Ciencias Forestales
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AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Autónoma Chapingo y a la División de Ciencias Forestales, institución
que me dio la oportunidad de realizar la licenciatura.
A la Dra. Antonia Macedo Cruz, profesora e investigadora, ya que gracias a sus asesorías
y su incansable revisión se culminó la presente tesis.
Al Dr. Isidro Villegas Romero, profesor e investigador, por el apoyo en la realización de la
presente tesis, así como en las acertadas revisiones y recomendaciones.
Al Dr. Rogelio Carrillo González, profesor e investigador, por el apoyo en la realización de
la presente tesis, así como en las acertadas revisiones y recomendaciones.
A la Dra. Ma. del Carmen Ángeles González Chávez, profesora e investigador, por el
apoyo en la realización de la presente tesis, así como por las revisiones y recomendaciones.
A la M.C. María Guadalupe Vargas Cabrera, gran persona como profesora, por brindarme
su amistad, apoyo, colaboración en la culminación y revisión de tesis.
Al M.C. Rodolfo Campos Bolaños, profesor e investigador, ya que gracias a sus asesorías
y su revisión se culminó la presente tesis.
A Eleazar Olvera Romero, Celino García Cruz, Pascual Díaz Méndez, Jessica González
Muñoz, Guadalupe Olvera Licona, Miguel Castillo Cruz, Elizabeth Serrano Ramírez,
Guadalupe Monserrat Mosso Morán, Raúl Ramírez Contreras, Cruz Rubén Trujillo
Sánchez, Ulises Gris Hernández, Jorge Torrijos Almazán, Eloísa Carmona, Norma
Angélica Monjarás Vega, Hernández José Violeta, Kevin Martínez Ayala, Salvador
Sarabia Rivas, Tomás Ramírez Monfil, Ruffy Pacheco De la Cruz, Olga Mariel
Castrejón, Xochitl Yadira Ruiz, Everardo Illescas Gallegos, Francisco Walther Peñate
Arcos, Judith Ceniceros García y Agustina Cruz Tirzo amigos incondicionales quienes
de alguna manera han apoyado en la realización de la presente tesis.
A todos ustedes, mi más sincero agradecimiento.
DEDICATORIA
A mi madre:
Honoria Cantoriano Nava
Sin duda mujer extraordinaria, por su honestidad, su responsabilidad, su alegría, ejemplo de vida para mí,
inspiración para seguir adelante y luchar por mis sueños. Por todos los consejos, su cariño, sacrificios y su
determinación inquebrantable para educar y sacar adelante a la gran familia, pero sobre todo por creer en
mí, reitero muchas gracias.
Con todo mi amor, respeto y admiración para ti Mamá.
A mis hermanos (as):
Raquel , , Izamar Belén, Miriam Gisela, Itzel Estefany, Carlos y Eligio
De quienes siempre obtengo cariño, consejos, apoyo y porque nunca me dejaron solo. Con quienes he
compartido un sinfín de aventuras y momentos de alegría. A quienes admiro y quiero ya que siempre me
animan a seguir siempre adelante.
Con mucho cariño para ustedes, los quiero.
A mis abuelos (as):
Micaela Morales y José Flores ; Luisa Nava y Nicandro Cantoriano
Quienes siempre creyeron en mí, a pesar de los momentos difíciles y alegres, pero siempre obteniendo la
paciencia y la comprensión, por todo lo anterior y más, gracias.
Siempre recuerdos y momentos felices junto a ustedes.
A las familias:
Flores Legideño, Jiménez Cantoriano, Flores Riqueño y Palacios García
Tíos (as), primos (as), sobrinos (as) y conocidos quienes siempre con tanto cariño y ansiedad anhelaban este
momento, los estimo y respeto ya que han estado presentes en distintos momentos de mi vida.
A todos ustedes gracias por estar el apoyo incondicional.
RECONOCIMIENTO
La presente tesis forma parte del proyecto Atlas de Riesgo y Vulnerabilidad por la Dispersión
de Metales Pesados por Viento y Lixiviados de Residuos de Mina CONACYT PDCPN2013-
01-215241.
Los resultados obtenidos en la presente tesis son propiedad del Colegio de Postgraduados y
no pueden ser cedidos, regalados o publicados parcial o totalmente sin autorización escrita
de la Dra. Ma. del Carmen Ángeles González Chávez, líder del proyecto en mención.
Se reconoce y acepta la propiedad intelectual de: Dra. Ma. Antonia Macedo Cruz, Dr. Isidro
Villegas Romero, Dr. Rogelio Carrillo González y Dra. Ma. del Carmen Ángeles González
Chávez en la propuesta original del Proyecto en mención.
ÍNDICE
CONTENIDO PÁG.
ÍNDICE DE CUADROS ........................................................................................ VIII
ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................ IX
RESUMEN .............................................................................................................. X
ABSTRACT ............................................................................................................ XI
1. INTRODUCCIÓN............................................................................................... 12
2. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 15
3. OBJETIVOS ...................................................................................................... 16
3.1 Objetivo general ........................................................................................... 16
3.2 Objetivos específicos ................................................................................... 16
4. HIPÓTESIS ....................................................................................................... 17
5. MARCO TEÓRICO............................................................................................ 18
5.1. Cuenca hidrográfica .................................................................................... 18
5.2. Hidrometría de cuencas .............................................................................. 19
5.3. Erosión hídrica ............................................................................................ 20
5.4. Factores físicos de la erosión hídrica .......................................................... 21
5.4.1. Factor clima .......................................................................................... 21
5.4.2. Factor relieve ........................................................................................ 22
5.4.3. Factor erosionabilidad del suelo ........................................................... 22
5.4.4. Factor vegetación ................................................................................. 22
5.5. Tipos de erosión hídrica .............................................................................. 23
5.5.1. Por salpicadura ..................................................................................... 23
5.5.2. Laminar ................................................................................................. 23
5.5.3. Por surcos o reguero ............................................................................ 23
5.5.4. Cárcavas ............................................................................................... 23
5.5.5. Movimiento en masa ............................................................................. 24
5.6. Clasificación de la degradación del suelo ................................................... 24
5.6.1. Degradación de la fertilidad .................................................................. 25
5.6.2. Degradación por erosión ....................................................................... 26
5.6.3. Degradación por contaminación ........................................................... 26
5.7. Consecuencias de la erosión hídrica .......................................................... 26
5.8. Métodos para evaluar la erosión hídrica ..................................................... 27
5.8.1. Métodos directos................................................................................... 28
5.8.2. Métodos indirectos ................................................................................ 28
5.8.2.1. USLE .............................................................................................. 29
5.8.2.2. RUSLE ............................................................................................ 31
5.8.2.3. RUSLE 3D ...................................................................................... 32
5.9. Sistemas de información geográfica (SIG) .................................................. 32
5.10. Estudios de caso ....................................................................................... 33
5.11. Conservación de suelos ............................................................................ 36
6. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................. 38
6.1. Descripción del área de estudio .................................................................. 38
6.1.1. Localización geográfica ........................................................................ 38
6.1.2. Clima ..................................................................................................... 39
6.1.3. Edafología ............................................................................................. 40
6.1.4. Uso de suelo y vegetación .................................................................... 41
6.2. Información adquirida .................................................................................. 43
6.3. Estimación de parámetros........................................................................... 45
6.3.1. Hidrometría de subcuenca del río Zimapán .......................................... 45
6.3.2. Cálculos para el modelo RUSLE 3D ..................................................... 53
6.3.2.1. Factor R .......................................................................................... 54
6.3.2.2. Factor K .......................................................................................... 58
6.3.2.3. Factor LS ........................................................................................ 61
6.3.2.4. Factor C .......................................................................................... 64
6.3.2.4. Factor P .......................................................................................... 69
6.3.3. Valores para estimar la erosión hídrica ................................................. 72
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ......................................................................... 73
7.1. Hidrometría de la subcuenca ...................................................................... 73
7.1.1. Superficie y longitud .............................................................................. 73
7.1.2. Coeficiente de compacidad (kc) y masividad (km) ................................. 73
7.1.3. Curva hipsométrica ............................................................................... 73
7.1.4. Pendiente media ................................................................................... 75
7.1.5. Red hídrica ........................................................................................... 76
7.1.6. Resumen de la hidrometría ................................................................... 79
7.2. Pérdida de suelo por erosión hídrica ........................................................... 80
7.3. Clasificación de la erosión hídrica con a base a FAO/UNESCO ................. 83
7.4. Tasa de erosión hídrica y su relación con el uso de suelo .......................... 89
7.5. Modelación de la erosión hídrica por escenario .......................................... 91
7.6. Prácticas de conservación por tipo de uso de suelo ................................... 93
8. CONCLUSIONES............................................................................................ 101
9. RECOMENDACIONES ................................................................................... 103
10. LITERATURA CITADA ................................................................................. 104
11. FORMA DE CITAR ....................................................................................... 114
VIII
ÍNDICE DE CUADROS
REFERENCIA PÁG.
Cuadro 1. Erosión hídrica potencial de suelos en Hidalgo. ................................... 21
Cuadro 2. Clasificación de pérdida de suelo por erosión hídrica. .......................... 25
Cuadro 3. Superficie respecto al uso de suelo y vegetación. ................................ 42
Cuadro 4. Valores para el coeficiente de compacidad. ......................................... 46
Cuadro 5. Clase de coeficiente de masividad. ...................................................... 46
Cuadro 6. Clases de valores de elevación media. ................................................ 48
Cuadro 7. Clase de densidad de drenaje. ............................................................. 49
Cuadro 8. Clases de orden de corriente. ............................................................... 50
Cuadro 9. Hidrometría de la cuenca. ..................................................................... 52
Cuadro 10. Multiplicación de los factores de la EUPS. ......................................... 54
Cuadro 11. Ecuaciones para estimar el valor del índice EI30................................. 56
Cuadro 12. Factores de erosionabilidad (K). ......................................................... 59
Cuadro 13. Unidades de suelo y su factor K. ........................................................ 61
Cuadro 14. Valores de C para pastizales, matorrales y arbustos. ......................... 66
Cuadro 15. Valores promedio de C. ...................................................................... 67
Cuadro 16. Factor C para bosques. ...................................................................... 67
Cuadro 17. Valores utilizados en el Factor C1 Y C2. .............................................. 68
Cuadro 18. Factor para el método de control de la erosión hídrica. ...................... 69
Cuadro 19. Valores utilizados para el factor P1 y P2. ............................................. 70
Cuadro 20. Condensado de variables para cada factor. ....................................... 72
Cuadro 21. Área de cada cota (%) respecto al total de la superficie. .................... 74
Cuadro 22. Hidrometría de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo. ..................... 79
Cuadro 23. Pérdidas máximas del suelo por erosión hídrica. ............................... 80
Cuadro 24. Pérdida del suelo por erosión hídrica. ................................................ 84
Cuadro 25. Pérdida de suelo por erosión hídrica y vegetación. ............................ 90
Cuadro 26. Tasa de erosión hídrica con base a los tres escenarios. .................... 92
IX
ÍNDICE DE FIGURAS
REFERENCIA PÁG.
Figura 1. Ubicación de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo. ............................ 38
Figura 2. Unidades climáticas de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo............. 39
Figura 3. Unidades de suelo en la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo. .............. 41
Figura 4. Uso de suelo y vegetación en la subcuenca del río Zimapán................. 43
Figura 5. Clasificación de los ríos con base a su edad (Ibañez et al., 2010). ........ 47
Figura 6. Regionalización nacional de factor R (Becerra, 1997). .......................... 55
Figura 7. Factor R (erosividad de la lluvia). ........................................................... 57
Figura 8. Factor K: Erosionabilidad del suelo. ....................................................... 58
Figura 9. Valores para el factor LS. ....................................................................... 64
Figura 10. Análisis del porcentaje de cobertura de suelo. ..................................... 65
Figura 11. Valores para el factor C1: Condición actual. ......................................... 68
Figura 12. Valores para el factor C2: cambios negativos de uso de suelo. ............ 69
Figura 13. Valores para el factor P1: Condición actual. ......................................... 71
Figura 14. Valores para el factor P2: prácticas de conservación de suelo. ............ 72
Figura 15. Curva hipsométrica de la subcuenca del río Zimapán. ......................... 75
Figura 16. Pendiente de la subcuenca del río Zimapán. ....................................... 76
Figura 17. Orden de la red hídrica de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo. ..... 77
Figura 18. Afloramiento del material rocoso a causa de la erosión hídrica. .......... 77
Figura 19. Panorámica de la erosión hídrica en la subcuenca. ............................. 78
Figura 20. Escenario de erosión hídrica con cambios negativos. .......................... 81
Figura 21. Escenario de erosión hídrica en condiciones actuales. ........................ 82
Figura 22. Pendientes mayores de 60%................................................................ 82
Figura 23. Escenario de erosión hídrica con prácticas de conservación. .............. 83
Figura 24. Desprendimiento y arrastre del suelo a causa de la precipitación........ 84
Figura 25. Clases de erosión hídrica para el escenario de cambios negativos. .... 86
Figura 26. Clases de erosión para el escenario de la condición actual. ................ 86
Figura 27. Escenario de prácticas de conservación de suelo. ............................... 87
Figura 28. Pérdida de la fertilidad del suelo. ......................................................... 87
Figura 29. Superficie por clase de erosión de suelo en la subcuenca. .................. 88
Figura 30. Superficie de erosión hídrica según el tipo de uso de suelo. ............... 91
Figura 31. Tasa de erosión hídrica con base a los escenarios. ............................. 93
Figura 32. Desechos de mina (jales) en Zimapán, hidalgo.................................... 97
Figura 33. Escasa regeneración sobre desechos de mina. ................................... 98
Figura 34. Erosión hídrica en desechos de mina (jales) en Zimapán, Hidalgo. ..... 98
X
RESUMEN
Uno de los impactos de mayor importancia en la subcuenca del río Zimapán,
Hidalgo, es la pérdida de suelo que usualmente se expresa en toneladas por
hectárea por año. El conocimiento de la velocidad de erosión hídrica es fundamental
para la planificación y diseño de estrategias para la conservación o restauración de
agua y suelo. Por ello, los objetivos de la presente investigación fueron: estimar la
tasa de pérdida de suelo causada por la erosión hídrica, para cada uso de suelo y
vegetación; modelar escenarios relacionados con el uso del suelo; establecer
recomendaciones de obras o prácticas de conservación; y estimar el factor
topográfico LS mediante la combinación de procesos y uso de sistemas de
información geográfica. La tasa de erosión hídrica para la subcuenca del río
Zimapán; cuya superficie es de 33 028 ha, se calculó y modeló aplicando el modelo
RUSLE 3D con ayuda del software para sistemas de información geográfica (SIG)
ArcGIS 10.3 y la clasificación de pérdida de suelo de la FAO/UNESCO. Se
establecieron tres escenarios, uno con cambios negativos de uso de suelo por
modificaciones antropogénicas, otro con las condiciones actuales y finalmente con
prácticas de conservación de suelo. El resultado fue que en condiciones actuales
de uso de suelo y vegetación, la pérdida de suelo por erosión hídrica es de 263.063
t/ha/año, por lo tanto el área en estudio se encuentra bajo un proceso acelerado de
erosión hídrica; la distribución espacial de la erosión hídrica evaluada cambia
significativamente dentro de la subcuenca; y que la pérdida de suelo está en función
del uso de suelo y vegetación.
Palabras clave: EUPS, SIG, factor LS, tasa de erosión, uso de suelo.
XI
ABSTRACT
One of the impacts of major importance in the subbasin of the ¨Rio Zimapan,
Hidalgo¨ is the soil loss that is usually expressed in tons per hectare per year. The
knowledge of the hydric erosion speed is fundamental to plan and design strategies
for the conservation or restoration of water and soil. For this reason, the objectives
of this research were: estimate the rate of soil loss caused by hydric erosion, for
each use of soil and vegetation; to model scenarios related to the use of the soil;
establish recommendations of works or conservation practices; and estimate the LS
Topographic Factor through the combination of processes and use of geographic
information systems. The rate of hydric erosion for the subbasin of the "Rio Zimapan"
which surface is 33,028 ha, it was calculated and modeled by applying the model
RUSLE 3D with the help of the software for geographic information systems (GIS)
ArcGIS 10.3 and the classification of loss of soil of the FAO/UNESCO. Three
scenarios were established, the first one with negative changes of the use of the soil
by anthropogenic modifications, another one with actual conditions, and finally with
practices of soil conservations. The result was that in actual conditions of use of the
soil and vegetation, the soil loss by hydric erosion was 263,063 t/ha/year, therefore
the area of study is under an accelerated process of hydric erosion; the spatial
distribution of hydric erosion studied change significantly into the subbasin, and that
the soil loss is on function of the use of the soil and vegetation.
Key words: USLE, GIS, LS factor, rate of erosion, use of the soil.
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1. INTRODUCCIÓN
Las bases que sustentan el desarrollo de las comunidades sociales son los recursos
naturales como el suelo, agua, bosque y su riqueza de flora y fauna; por lo que la
calidad ambiental y bienestar de las comunidades están en función del apropiado
manejo y uso de éstos.
Uno de los recursos naturales más importantes con que cuenta la humanidad es el
suelo, para su formación requiere de muchos años, paradójicamente el ser humano
a menudo lo utiliza de forma inadecuada pese a su importancia, por lo que se
degrada paulatinamente hasta llegar a su pérdida total. En la actualidad es
alarmante la velocidad con que se degrada el suelo a nivel mundial (Instituto de
Suelos, 2001).
A nivel nacional la erosión hídrica ocasiona serios problemas, como pérdida de
tierras para cultivos, empobrecimiento de nutrientes en la tierra, acumulación de
material en zonas urbanas, azolvamiento de cauces, pérdida de capacidad en obras
hidráulicas, entre otros (Montes et al., 2011).
El concepto de cuenca y sus derivados: subcuenca y microcuenca, son útiles para
llevar a cabo la gestión social de recursos naturales como lo son el suelo y agua
(Rodríguez, 2006) tal es el caso de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo.
Entre las formas fundamentales de degradación de los suelos se encuentra la
erosión hídrica y eólica; la compactación, la salinización, la acidificación y la perdida
de la fertilidad natural; lo que contribuye con la degradación del medio ambiente. De
estos procesos, la erosión del suelo por escurrimiento hídrico, cuyo origen está en
13
la acción del agua sobre una superficie desprovista de cobertura vegetal, es quizás
el más importante de todos, dado que es irreversible y generalmente de gran
magnitud (Honorato et al., 2001).
Con base en la FAO-UNESCO (1980) la degradación es el proceso que disminuye
la capacidad actual y potencial del suelo para producir, cuantitativa y
cualitativamente bienes y servicios ambientales. De tal forma que la erosión de
suelos en México es un problema ambiental muy serio que afecta a gran parte del
territorio nacional a distintos grados de severidad (Santacruz, 2011).
Lo anterior se fundamenta en el estudio que generó la CONAFOR-UACh (2014) ya
que reporta que alrededor de 20% de la superficie del territorio nacional, es decir
38.54 millones de hectáreas, presenta algún grado de erosión hídrica.
La compleja topografía del territorio nacional es un factor que combinado con el
manejo inadecuado de las tierras forestales, agrícolas y ganaderas, puede
favorecer las escorrentías que erosionan las capas superficiales del suelo
(Hernández, 2015). Para el caso de subcuenca del río Zimapán se añaden las
tierras de las zonas mineras, actividad que hasta la fecha se practica.
Montes et al. (2011) menciona que a nivel nacional se han desarrollado diversos
mapas de erosión; uno de ellos es publicado en 1999 por la SEMARNAT en el
Inventario Nacional de Suelos y otro que publicó CENAPRED en 2001. Sin
embargo, el aspecto primordial que se debe considerar en la elaboración de éstos
mapas es sin duda la actualización de la información y de la misma manera unificar
14
o reportar el método por el cual se calculó la tasa de erosión hídrica para
determinada zona de estudio.
Para estimar la erosión de los suelos se requiere la ecuación universal de pérdida
de suelo (EUPS), que ha mostrado ser un modelo que permite estimar la erosión
actual y potencial. Esta se ha utilizado como un instrumento de planeación para
establecer las prácticas y obras de conservación de suelos para que hagan que la
erosión actual sea menor que la tasa máxima permisible de erosión. Con base en
CONAFOR (2010) la tasa máxima permisible de pérdidas de suelo es de 10 t/ha;
mayores pérdidas significan degradación.
Considerando el reconocimiento físico de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo,
se observó que el uso principal del suelo es la explotación minera. El principal
impacto de ésta actividad es dejar al suelo desprotegido de vegetación tanto en los
sitios de explotación como en las áreas de depósitos de residuos. El objetivo de la
presente investigación fue estimar la tasa de pérdida de suelo causada por la
erosión hídrica, modelar escenarios relacionados con el uso del suelo para analizar
la importancia del mismo y establecer recomendaciones para evitar la degradación
de este recurso no renovable.
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2. JUSTIFICACIÓN
De acuerdo con Pando et al. (2003) el suelo es uno de los componentes del medio
que se afecta fuertemente cuando es inadecuado el manejo de los recursos
naturales. Algunas de las consecuencias de un mal manejo que repercuten
directamente en el suelo (García Ruiz, 2010) son erosión, compactación, salinidad,
encostramiento y disminución de fertilidad.
Uno de los impactos de mayor importancia en la subcuenca del río Zimapán,
Hidalgo, es la erosión hídrica que usualmente se expresa en toneladas por hectárea
por año. El conocimiento de la velocidad de erosión es importante para la
planificación y diseño de estrategias para la conservación o restauración de agua y
suelo (Pando et al., 2003), ya que se requiere del conocimiento de las relaciones
entre los factores que causan las pérdidas del suelo y los que ayudan a reducirlas.
Por lo anterior, es indispensable determinar la tasa de erosión hídrica, así como la
modelación del proceso con USLE (Universal Soil Loss Equation) / RUSLE 3D
(Revised Universal Soil Loss Equation-3D) para determinar la velocidad a la que se
está perdiendo el suelo por escurrimiento hídrico, donde el origen está en la acción
del agua sobre una superficie desprovista de cobertura vegetal. La utilización de la
USLE no reside únicamente en el hecho de que pueda proporcionar un valor global
de la tasa (en t/ha/año) de las pérdidas de suelo previsibles en una zona (Ibáñez et
al., 2010). El USLE sirve como herramienta para identificar: las zonas en las que se
genera mayor cantidad de sedimentos, las causas por las que se produce la pérdida
de suelos e implantar las medidas de conservación adecuadas para reducir las
pérdidas de suelo por erosión hídrica.
16
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo general
Estimar la tasa de pérdida de suelo a causa de la erosión hídrica en la subcuenca
del río Zimapán, Hidalgo; y modelar escenarios relacionados con el uso del suelo y
establecer recomendaciones para la conservación de este recurso.
3.2 Objetivos específicos
o Estimar el factor topográfico LS del modelo RUSLE mediante la combinación
de procesos y uso de sistemas de información geográfica.
o Estimar la distribución de los sedimentos removidos por efecto de la erosión
hídrica de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, mediante el modelo
RUSLE 3D.
o Estimar el efecto de la cobertura vegetal mediante datos de campo y
simulación con un sistema de información geográfica.
o Proponer las obras de conservación de suelo que disminuyan la pérdida de
suelo por erosión hídrica en la subcuenca.
17
4. HIPÓTESIS
La velocidad de erosión hídrica en la subcuenca del río Zimapan es inversamente
proporcional a la cobertura vegetal.
18
5. MARCO TEÓRICO
5.1. Cuenca hidrográfica
La cuenca hidrográfica es un área fisiográfica delimitada por una línea divisoria que
se denomina como parteaguas y que une los puntos de mayor elevación del relieve,
en donde fluyen corrientes superficiales de agua que desembocan en ríos, lagos,
presas o al mar; además de que está definida por sistemas topográficos
(CONAFOR, 2007).
En la cuenca hidrográfica se encuentran los recursos naturales, la infraestructura
que el hombre ha creado; sus actividades económicas y sociales, mismas que
generan efectos positivos y negativos para su bienestar (World Vision, 2004).
De acuerdo con Anaya (2012) los componentes de una cuenca hidrográfica son de
tipos biológicos, físicos y socioeconómicos. Entre los biológicos se encuentran los
bosques, los cultivos y en general la vegetación que conforma la flora, constituyendo
junto con la fauna este componente. Los físicos que son agua, suelo, subsuelo y
aire. Los socioeconómicos son las comunidades que habitan en la cuenca, las que
aprovechan y transforman los recursos naturales para su beneficio, construyen
obras de infraestructura, de servicio y de producción, los cuales elevan el nivel de
vida de estos habitantes.
Faustino (2006) caracterizó las cuencas con base en sus funciones: en hidrológicas,
ecológicas, ambientales, y socioeconómicas. La hidrológica capta el agua de las
diferentes fuentes para formar manantiales, ríos y arroyos; los cuales almacenan el
agua en sus diferentes formas y tiempos de duración. La ecológica provee
19
diversidad de sitios y por lo tanto permite que el agua intercambie elementos con el
suelo, provee de hábitat para la flora y fauna que constituyen los elementos
biológicos del ecosistema y tienen interacciones con las características físicas y
biológicas del agua. Las de tipo ambiental constituyen sumideros de CO2, alberga
bancos de germoplasma, regulan la recarga hídrica y los ciclos biogeoquímicos y
conserva la biodiversidad. La socioeconómica suministra recursos naturales para el
desarrollo de actividades productivas que dan sustento a la población y provee de
un espacio para el desarrollo social y cultural de la sociedad (Faustino, 2006).
5.2. Hidrometría de cuencas
Fuentes (2002) mencionó que la hidrometría de cuencas permite conocer las
características físicas, volumétricas y geométricas que define a una cuenca desde
el punto de vista hidrológico. En el proceso de planificación, manejo y gestión de
cuencas hidrográficas es necesaria la caracterización de las mismas (Anaya, 2012).
Las características más conocidas son: área (ha), perímetro (km), altitud promedio
(msnm), longitud cauce principal (km), orden la red hídrica, factor forma e índice de
alargamiento, cota mínima, cota máxima, centroides (X, Y y Z), pendiente media del
cauce principal y de la cuenca, tiempo de concentración y coeficiente de masividad.
En general, el área se obtiene a partir de la digitalización y realización de un
polígono de la cuenca en software para sistemas de información geográfica (SIG).
La longitud de la cuenca se refiere a la distancia horizontal del cauce principal entre
un punto aguas abajo (estación de aforo) y otro punto aguas arriba. El ancho se
define como la relación entre el área (A) y la longitud de la cuenca (L) y se designa
por la letra W (Villon, 2002).
20
5.3. Erosión hídrica
La erosión es el desgaste que se produce en la superficie del suelo por la acción de
agentes externos (como el viento o el agua) o por la fricción continua de otros
cuerpos. Ahora bien, la erosión hídrica es el proceso por el cual se produce el
desprendimiento, transporte y depósito de las partículas de suelo por acción de los
siguientes agentes principales: energía cinética de la gota de lluvia, escorrentía en
movimiento y gravedad (Cisneros et al., 2012). Cuando aumenta la carga hidráulica
que fluye sobre la superficie, se ejercen fuerzas mayores y la erosión puede
presentarse aún en pendientes suaves (Loredo et al., 2007).
Con base en SEMARNAT-UACh (2002) a nivel nacional la superficie con riesgo de
pérdida de suelo por erosión potencial hídrica es de 42%. Es de suma importancia
mencionar que 15 estados de la república presentan más de 50% de su superficie
sin riesgo aparente de erosión hídrica, siendo los menos afectados Yucatán,
Quintana Roo, Campeche, Tabasco y Baja California Sur.
Los restantes 17 estados presentan riesgos de erosión potencial hídrica en más de
50% de su superficie, destacado entre ellos Guerrero, Puebla, Morelos, Oaxaca y
el Estado de México. Los estados que presentan mayor superficie donde la erosión
potencial hídrica sería de la clase muy severa (superior a 200 ton/ha/año) son
Puebla (13.3%), Hidalgo (Cuadro 1) y Chiapas (ambos con 10.6%), Distrito Federal
(10.3%) y Estado de México (9.9%).
21
Cuadro 1. Erosión hídrica potencial de suelos en Hidalgo.
Superficie (miles de hectáreas) y proporción (%) con erosión potencial 1
Estado Superficie
estatal
Sin
erosión
aparente
Ligera Moderada Severa Muy
severa Total
Hidalgo 2065454 543
(26.3%)
277
(13.4%)
699
(33.8%)
328
(15.8%)
220
(10.6%)
1523
(73.7%)
1 La pérdida de suelo por erosión se expresa en toneladas de suelo por unidad de superficie
(hectárea) en determinado tiempo (normalmente un año); sin degradación aparente de 0-5
t/ha/año, ligera de 5-10 t/ha/año, moderada de 10-50 t/ha/año, alta de 50-200 t/ha/año y
muy alta >200 ton/ha/año.
Fuente: SEMARNAT-UACh (2002).
5.4. Factores físicos de la erosión hídrica
Cisneros et al. (2012) mencionaron que la erosión hídrica es un proceso complejo,
multicausal, dinámico, de tipo episódico y sujeto a un conjunto de causas que se
llevan a cabo dentro de una cuenca hidrográfica; donde los principales agentes
causales son la energía cinética de las precipitaciones y el agua que fluye sobre la
superficie, ésta al tener determinada velocidad crítica desprende y arrastra las
partículas del suelo.
5.4.1. Factor clima
Como se mencionó anteriormente, principalmente la precipitación y su energía
cinética son los factores climáticos que propicia la erosión hídrica; de tal manera
que el monitoreo de la precipitación (cantidad, distribución y la intensidad) se debe
considerar para cualquier estudio referido al manejo de la erosión hídrica, tomando
en cuenta si es a nivel cuenca o regional (Cisneros et al., 2012).
22
5.4.2. Factor relieve
El relieve es el principal parámetro a tener en cuenta en los procesos de erosión
hídrica. Asimismo la longitud de la pendiente, las dimensiones y formas de las
cuencas son otros factores que determinan la cantidad de erosión de una ladera y
la velocidad terminal de la escorrentía. La exposición solar de la pendiente tiene
importancia en zonas de montaña, ya que influye sobre la insolación, temperatura y
humedad del suelo y por lo tanto, sobre la posibilidad de establecimiento de la
vegetación y la susceptibilidad a erosión (Cabezas, 2015).
5.4.3. Factor erosionabilidad del suelo
Cisneros et al. (2012) mencionó que la erosionabilidad o erodabilidad del recurso
suelo es el grado de susceptibilidad al desprendimiento y transporte a causa de los
agentes de la erosión. De tal forma que la erodabilidad es un efecto integrado de
los procesos que regulan la absorción de la lluvia y la resistencia de las partículas
del suelo para desprenderse y transportarse; por lo que la erosión está influenciada
por las propiedades del suelo tales como textura, estructura y materia orgánica que
presenta el suelo.
5.4.4. Factor vegetación
En función del tipo de tipo de vegetación las plantas interceptan las gotas de lluvia;
absorben su energía y reducen las escorrentías. Además retardan la erosión al
disminuir la velocidad de las escorrentías; asimismo limitan el movimiento del suelo
desprendido y aumentan la capacidad de almacenaje de agua en el suelo al
disminuir su humedad por transpiración (Cabezas, 2015).
23
5.5. Tipos de erosión hídrica
5.5.1. Por salpicadura
La salpicadura principalmente es causada cuando las gotas de lluvia impactan
directamente sobre la superficie con la energía suficiente para desplazar partículas
de material no consolidado (SUDAS, 2006).
5.5.2. Laminar
La duración, intensidad y frecuencia de las precipitaciones, causan la remoción de
capas delgadas y uniformes de suelo sobre cierta superficie, produciendo lo que se
denomina como erosión laminar (Favis Mortlock, 2007).
5.5.3. Por surcos o reguero
Ocurre a causa de las irregularidades en la pendiente del terreno, la escorrentía se
concentra en algunas áreas hasta adquirir volumen y velocidad suficientes para
hacer cortes y formar surcos (Farfán, 2002). Según Cairns et al. (2001) los surcos
corresponden a canales miniatura, que resultan de la remoción de
aproximadamente 10 a 50 centímetros de suelo por acción de la escorrentía, la que
transporta material erosionado directamente a los canales.
5.5.4. Cárcavas
Las cárcavas son las formas más representativas de la erosión hídrica; las cuales
se generan debido al flujo hídrico sobre la superficie (Cisneros et al., 2012). La forma
y profundidad que adoptan las cárcavas está determinada por el tipo de material del
suelo y su grado de cohesión. Por otra parte, la tasa de erosión en cárcavas está
en función del potencial de generación de escurrimientos en la cuenca, del área de
24
drenaje que recibe la cárcava, del material del suelo y subsuelo, de la forma que
toma la sección y de la pendiente del terreno (Fangmeier et al., 2006).
5.5.5. Movimiento en masa
Según lo descrito por Cisneros et al. (2012) este tipo de erosión implica el
desplazamiento de grandes volúmenes de material en condiciones especiales de
humedad, pendiente, tipo de suelo y vegetación. Un ejemplo de ello se da en caso
de un evento meteorológico como el mencionado por Villegas et al. (2009) quienes
señalaron que los principales daños causados por el viento y la lluvia al impactar un
ciclón tropical son los movimientos en masa y erosión en cárcavas, así como la
inundación en las partes bajas de la cuenca.
5.6. Clasificación de la degradación del suelo
CONAFOR (2007) reportó que el 64% de los suelos en México presentan problemas
de degradación a diferentes niveles, 13% son terrenos desérticos o rocosos y zonas
abandonadas o improductivas, tan sólo 23% del territorio cuenta con suelos que
mantienen actividades productivas sustentables o sin degradación aparente. De la
superficie degradada, el tipo de erosión más importante es sin duda la hídrica que
afecta 37% (73 000 000 ha). Su efecto más evidente es la formación de cárcavas,
cuya superficie afectada es de 12% (24 000 000 ha).
El sistema de clasificación de la erosión hídrica más empleado corresponde al
propuesto por la FAO-PNUMA-UNESCO (1980), la cual contempla cuatro clases
con sus respectivos intervalos de pérdida de suelo en t/ha/año (Cuadro 2).
25
Cuadro 2. Clasificación de pérdida de suelo por erosión hídrica.
Clase de
erosión
Pérdida de
suelo (t/ha/año) Descripción
Nula o
ligera < 10
Agrupa suelos que han perdido parte del horizonte
“A” original, pero en porcentajes inferiores a 25%.
Moderada 10-50
Suelos que han perdido entre 25 y 75% de la
profundidad del horizonte “A” original. En su
mayor parte, el estrato superficial consiste en una
mezcla de horizonte “A” y del estrato subyacente.
Alta 50-200
Suelos que han perdido más de 75% del horizonte
“A” original. En su mayor parte, la capa arable
consiste enteramente o en gran medida, del
material que subyace al horizonte “A”.
Muy alta > 200
Estos suelos ha perdido todo el horizonte “A”, más
parte o todo el horizonte inmediatamente inferior,
la mayor parte de estas áreas pueden presentar
un intrincado patrón de cárcavas.
Fuente: FAO/UNESCO (1980).
Puede considerarse como degradación del suelo a toda modificación que conduzca
al deterioro del suelo (Agencia Europea de Medio Ambiente, 2002). Durante la fase
de la degradación se distinguen una serie de estadios, a continuación se presenta
la clasificación de Augusto (2005).
5.6.1. Degradación de la fertilidad
Augusto (2005) mencionó que la degradación de la fertilidad es la disminución de la
capacidad del suelo para soportar organismos. Se producen modificaciones en sus
propiedades físicas (pérdida de estructura, aumento de la densidad aparente,
disminución de la permeabilidad, disminución de la capacidad de retención de
agua), químicas (pérdida de nutrientes, acidificación, salinización, acumulación de
26
tóxicos), fisicoquímicas y biológicas (disminución de la materia orgánica
incorporada) que conllevan a su deterioro.
5.6.2. Degradación por erosión
La erosión es la pérdida selectiva de materiales del suelo por la acción del agua
(erosión hídrica) o del viento (erosión eólica). Los materiales de las capas
superficiales son arrastrados gradualmente. Asimismo, el concepto de erosión del
suelo también puede referirse a la erosión antrópica, que es el desarrollo rápido,
frente a la erosión natural o geológica, de evolución muy lenta (Dorronsoro, 2004).
5.6.3. Degradación por contaminación
El suelo se considera contaminado cuando algún elemento o producto presente en
él supera en concentración el nivel de fondo local, la media del entorno, o el nivel
de referencia. Los problemas de mayor importancia del suelo asociados a la
contaminación son las siguientes: pérdidas irreversibles debido a la creciente
impermeabilidad y a la erosión, acumulación de componentes tóxicos, problemas
de estabilidad en las laderas y acidificación (FAO, 1980).
5.7. Consecuencias de la erosión hídrica
Cada suelo desempeña funciones específicas y presenta un grado distinto de
vulnerabilidad a las diversas presiones. Es un recurso limitado, sin embargo se
pueden recuperar algunas funciones. La capacidad de amortiguamiento del suelo,
su resiliencia y capacidad de filtrar y absorber sustancias contaminantes hacen que
los daños se manifiesten hasta una fase muy avanzada (Augusto, 2005).
27
PNUMA-FAO-PUMA (1984) hicieron notar que la degradación del suelo tiene
importantes consecuencias, entre las cuales se destacan las siguientes:
o Pérdida de nutrientes como nitrógeno, fosforo, azufre, potasio, calcio, y
manganeso. Este proceso tiene lugar a través de forma directa por el agua a
manera de escorrentía.
o Modificación de las propiedades físico-químicas como acidificación, pérdida
de bases intercambiables y bloqueo de los elementos que se encuentran en
pequeñas cantidades que no sean disponibles.
o Deterioro de la estructura, ya que la principal consecuencia de la
compactación del suelo produce disminución de la porosidad, que origina
reducción del drenaje y pérdida de la estabilidad. En consecuencia se
observan costras superficiales y por lo tanto aumenta la escorrentía.
o Pérdida física de materiales, ésta puede ser erosión de tipo selectiva (parcial,
de los constituyentes más lábiles, como los limos) o de tipo masiva (pérdida
de la capa superficial del suelo) y en casos extremos de la totalidad del suelo.
o Incremento de la toxicidad, ya que al modificarse las propiedades del suelo
se produce una liberación de sustancias nocivas.
5.8. Métodos para evaluar la erosión hídrica
Para la estimación de la erosión se han desarrollado modelos cualitativos y
cuantitativos. Entre los primeros destaca la cartografía de unidades homogéneas en
función de los parámetros principales que controlan el proceso erosivo (erosividad
de la lluvia, suelo, vegetación y topografía) con otros atributos de ajuste más
subjetivos. Los modelos cuantitativos permiten la estimación numérica de la erosión
28
y pueden tener evaluación directa o indirecta (Honorato et al., 2001). Asimismo,
existe el modelo de Fournier, fórmula de Fleming, Modelo de Gravilovic y Djorovic,
entre otros (Villanueva et al., 2002).
5.8.1. Métodos directos
Las evaluaciones se realizan directamente en el terreno con parcelas de erosión o
por la medición de variables. Por ejemplo: sedimentos en el agua, los simuladores
de lluvia, los datos se extrapolados a zonas homogéneas al área de estudio.
Los más conocidos suelen ser sencillos, tales como los clavos de erosión. Estos
consisten primeramente en definir los lugares de interés de las parcelas y sus
características en laboratorio para determinar características de densidad aparente
del suelo. Las mediciones de los clavos de erosión deben realizarse en períodos de
15 días (durante 6 meses) y finalmente se analizan. Otro método es la cubicación
de cárcavas, que se refiere al cálculo del volumen de las secciones transversales
de la cárcava que el suelo y el agua han arrastrado durante el proceso de erosión,
generalmente se expresa en t/ha/año. Martínez (2003) mencionó el método de
parcelas de escurrimiento; el cual consiste en cuantificar la pérdida de suelo
mediante la recolección de escurrimientos y los sólidos que fueron arrastrados
dentro de una parcela o lote durante un período de lluvia.
5.8.2. Métodos indirectos
Estos métodos de evaluación están asociados a modelos que son representaciones
simplificadas de la realidad. Entre estos podemos distinguir modelos estadísticos,
29
físicos y paramétricos (Almorox et al., 1994); algunos de ellos son el modelo USLE,
RUSLE, RUSLE 3D. La ecuación básica de estos modelos es:
A = R * K * L * S * C * P
Donde:
A: Pérdida anual de suelo (t/ha/año);
R: Factor de erosividad por la precipitación pluvial (Mj.mm/ha.h);
K: Factor de erodabilidad del suelo (t.ha.h/Mj.mm.ha);
LS: Factor topográfico formado por L (longitud de pendiente) y S
(grado de la pendiente) que son adimensionales;
C: Factor cultivo, vegetación o uso del suelo que es adimensional; y
P: Factor de prácticas de conservación de suelos agrícolas que
también es adimensional.
5.8.2.1. USLE
El modelo de la ecuación universal de pérdida de suelos (EUPS, así como USLE
por sus siglas en inglés universal soil loss equation) se desarrolla de relaciones
estadísticas desarrolladas a partir de más de 8 000 parcelas distribuidas en la zona
de estudio (Wischmeier y Smith, 1978). La ecuación combina las diferentes
condiciones climáticas, de suelo, pendiente, sistemas de uso y manejo del suelo
para que resulte más precisa la determinación de pérdida de suelo. Con este
30
método se puede estimar la pérdida promedio anual (generalmente en
toneladas/hectárea/año) de suelo por erosión hídrica.
Considerando lo observado por Kirby y Morgan (1994) la EUPS puede utilizarse
para estimar la pérdida anual promedio de suelo en una determinada pendiente y
con condiciones específicas de uso y manejo de suelo. Asimismo, mediante el
análisis de la información determinar la toma de decisiones en la selección de
sistemas o prácticas de conservación de suelo, por otra parte este método
determina y modela los posibles escenarios en el cambio de uso de suelo.
Este modelo evolucionó debido a que los efectos de la topografía en la pérdida de
suelo son considerables, por ello ahora se considera el factor LS (Becerra, 1999),
por lo que la comprensión del factor (LS) para este tipo de modelaciones es
indispensable diferenciar en cada caso.
𝐿𝑆 = (𝑋
22.13)
𝑚
(0.065 + 0.05𝑆 + 0.0065𝑆2)
Donde:
X: Es la longitud de la pendiente (m);
m: Es una constante que está influenciada por la pendiente: (m=0.5 si
S>5%, y donde m=0.2 si S<1%);
S: Es la pendiente del terreno, en porcentaje;
K: Factor de erodabilidad del suelo (t.ha.h/Mj.mm.ha);
31
LS: Factor topográfico formado por L (longitud de pendiente) y S
(grado de la pendiente) que son adimensionales;
C: Factor cultivo, vegetación o uso del suelo que es adimensional; y
P: Factor de prácticas de conservación de suelos agrícolas que
también es adimensional.
5.8.2.2. RUSLE
La ecuación universal de pérdida de suelos revisada (RUSLE) tiene la misma
ecuación que la USLE, sólo que en RUSLE se considera la longitud de la pendiente
e inclinación (LS). Importante señalar que esta ecuación considera estimaciones de
erosión en zonas que no son netamente agrícolas (Universidad del Estado de
Michigan, 2002).
𝐿 = (𝜆
22.13)
𝑚
𝑆 = 10.8 𝑠𝑒𝑛𝜃 + 0.03; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝 < 9% 𝑆 = 16.8 𝑠𝑒𝑛 − 0.05; 𝑝𝑎𝑟𝑎 > 9%
Donde:
L: Subfactor longitud de la pendiente del terreno (adimensional);
S: Subfactor gradiente de la pendiente del terreno (adimensional);
𝜆: Longitud del terreno (m);
m: Exponente variable según relación erosión en regueros a erosión
en interregueros;
32
S: Ángulo de inclinación de la pendiente;
P: Pendiente del terreno (%);
C: Factor cultivo, vegetación o uso del suelo que es adimensional; y
P: Factor de prácticas de conservación de suelos agrícolas que
también es adimensional.
5.8.2.3. RUSLE 3D
La ecuación universal de pérdida de suelos revisada en 3D se diferencia del resto
ya que la mayoría de los trabajos en el cual incluyen los modelos USLE/RUSLE,
para el factor LS, se utilizan distintas metodologías. Por lo que hace falta la
unificación de criterios para el cálculo de este factor, en combinación con los
softwares para los sistemas de información geográfica (García y Giménez, 2011).
Hernández (2015) reportó que en la década de los 80´s se comenzó a pensar que
la aplicación del factor LS era poco práctica en cuencas hidrográficas, ya que la
variación de la longitud de pendiente (λ) es un parámetro difícil de representar
cuando las escalas de trabajo son grandes.
5.9. Sistemas de información geográfica (SIG)
Los SIG se definen como sistemas computarizados que permiten la entrada,
almacenamiento, representación y salida eficiente de datos espaciales (mapas) y
atributos (descriptores) de acuerdo con especificaciones y requerimientos
necesarios. Son una combinación de software y hardware capaces de manipular
entidades que contengan propiedades de localización y atributos (Anaya, 2012).
33
Según Dumas (2012) en los últimos años el desarrollo de las tecnologías de
información geográfica (TIG) se ha analizado y publicado en muchos artículos y
trabajos que emplean estos sistemas (SIG y teledetección en su mayoría) para
llevar a cabo análisis minuciosos de los tipos de erosión a distintas escalas. Los SIG
presentan varias ventajas cuando se implementa un modelo para el análisis de
erosión, ya que permiten:
o Procesar y operar gran cantidad de datos que permiten el cálculo de las
distintas variables implicadas en el modelo, obteniendo como resultado una
capa para cada factor de la ecuación matemática;
o Observar la distribución espacial de la erosión;
o Crear escenarios posibles de erosión; y
o Ejecutar operaciones y análisis entre capas.
El desarrollo de los SIG constituye la plataforma de trabajo para el modelado
espacial hidrológico planteado. Una de las principales ventajas de la herramienta
SIG es su adaptabilidad a gran variedad de modelaciones con la mínima inversión
del recurso tiempo y del recurso económico, aspectos de suma importancia a
considerar en la planeación.
5.10. Estudios de caso
Hernández (2015) estimó la tasa de pérdida de suelo causada por la erosión hídrica
en la subcuenca del Río Chapingo y modeló escenarios relacionados con el uso del
suelo para su posterior análisis. Utilizó la ecuación USLE y para el factor topográfico
LS la RUSLE 3D. Para el análisis de la información utilizó ArcGIS 9.3 y GvSIG.
34
Obtuvo como resultado que actualmente se pierden 7 334 t/ha/año y que aún con
prácticas de conservación, se mantendría esta cifra. Por otra parte, en el peor
escenario las pérdidas podrían ser de 15 898 t/ha/año. Con base en la clasificación
de pérdida de suelo establecida por la FAO/UNESCO, representa 13.8% de la
superficie total de la subcuenca, la cual se encuentra en categoría muy alta (> a 200
t/ha/año) y podría aumentar a 34.9% de seguir cambiando el uso de suelo en los
bosques. Por último, para el escenario donde se consideran las prácticas de
conservación se reduciría al menos al 12.5%.
Uribe (2012) realizó la variación espacial y temporal de la pérdida de suelo por
erosión hídrica en el Área Natural Protegida conocida como “La Barranca de
Metztitlán”, Reserva de la Biósfera ubicada en el Estado de Hidalgo, México. Evaluó
la pérdida de suelo ocurrida en los años 2000 y 2010, y la pérdida potencial
utilizando SIG y la EUPS. Concluyó que en el año 2000 sólo 3% de la Reserva
presentaba pérdidas de suelo severas (mayor a 50 t/ha/año), dicha superficie
aumentó a 15% para el año 2010. Con base en los resultados obtenidos recomendó
obras de conservación de suelos para la reserva de la biosfera.
Ramírez (2012) estimó la producción de sedimentos y degradación específica en la
subcuenca del río Jamapa, Veracruz. Realizó cálculos con la EUPS modificada,
utilizando SIG y el paquete de Office 2010. Los resultados fueron los siguientes:
73.9% de la superficie presenta erosión hídrica de 0-10 t/ha/año. La degradación
específica promedio en la microcuenca de Coscomatepec del Bravo es de 61.1
t/ha/año; en Hixhuatlán del Café es de 88.6 t/ha/año; en Hustusco del Chicuellar de
179.4 t/ha/año; en Xocotla de 177.9 t/ha/año y en Ixcatla de 39.3 t/ha/año. La
35
producción de sedimentos total en la subcuenca es de 7 787 t/ha/año. Concluyó que
el suelo desnudo es el escenario que elevó exponencialmente la erosión con
respecto al uso actual, por el contrario el bosque primario la redujo 99%.
Santacruz (2011) mencionó que en los últimos años en la costa de Chiapas se han
presentado graves procesos de erosión debido a los cambios de uso de suelo. Su
objetivo fue estimar la erosión hídrica, además analizar los efectos de las
modificaciones en el uso de suelo de la cuenca del río Cahoacán localizada en la
costa chiapaneca, utilizando SIG. Los resultados revelaron que en condiciones
actuales de uso de suelo las pérdidas son de 16 270 a 20 000 t/ha/año, con mínimos
de 13.3 t/ha/año.
Ríos (2012) mencionó la importancia de la subcuenca Ahuehuepan ya que es
prioritaria en el programa de pago por servicios ambientales. Por tanto, estimó el
riesgo de erosión hídrica utilizando la EUPS. Determinó que 77.7% de la superficie
tiene erosión de nula a leve.
Hernández (2010) calculó la tasa de erosión hídrica causada por una línea de
tendido eléctrico en la Ventosa-Juile, Oaxaca utilizando la EUPS. Obtuvo tasa de
erosión promedio de 21.5 t/ha/año y máxima de 310 t/ha/año que se presentó en
21% del área de estudio. Con base en sus resultados determinó los tipos de obras
de conservación de suelos para mitigar los impactos negativos.
36
5.11. Conservación de suelos
Para la conservación de suelos se requiere el conjunto de principios científicos,
prácticas y métodos aplicados al suelo para protegerlo contra la erosión,
manteniendo su fertilidad natural (Fernández, 2009).
Las medidas de conservación del suelo deben incluir cuatro acciones básicas:
proteger el suelo contra el impacto de las gotas de lluvia, incrementar la capacidad
de infiltración para reducir el escurrimiento superficial, mejorar la estabilidad de los
agregados del suelo para hacerlos resistentes a la erosión por salpicamiento y
aumentar la rugosidad de la superficie para reducir la velocidad del escurrimiento
(Kirkby y Morgan, 1984). Las prácticas de conservación de suelo pueden ser
vegetativas o mecánicas.
Las prácticas vegetativas son aquellas donde se considera el establecimiento de
plantas o cultivos, con el propósito de mejorar la capacidad productiva de los
terrenos y por lo tanto disminuir la erosión del suelo (CONAFOR, 2009). Las
prácticas más conocidas para áreas agrícolas son: rotación de cultivos, cultivos en
fajas, abonos verdes y cultivos de cobertera.
Las prácticas mecánicas son aquellas actividades que se realizan con implementos
agrícolas, aditamentos especiales o mano de obra y consisten en realizar
movimientos de tierra. Se usan para disminuir los escurrimientos superficiales y
evitar la erosión en terrenos con pendiente de mayor categoría (CONAFOR-
SEMARNAT, 2004).
37
En México la restauración ecológica de los desechos de la minería (denominados
jales) constituye un reto por el impacto ambiental que causan. Estos montículos
producto de la extracción de minerales, provocan la contaminación de los mantos
acuíferos, del suelo, de la vegetación y de la fauna. El viento provoca tolvaneras
que al acarrear los metales pesados pueden provocar enfermedades al ser humano.
Las escorrentías producto de las lluvias también contaminan las tierras bajas
(Franco, 2005). En los jales de mina la erosión comienza rápido y por ello la
vegetación se desarrolla muy lentamente como una consecuencia de la escasa
fertilización y de la toxicidad del suelo.
38
6. MATERIALES Y MÉTODOS
6.1. Descripción del área de estudio
6.1.1. Localización geográfica
La subcuenca del río Zimapán, en el Estado de Hidalgo (Figura 1) pertenece a la
región hidrológica 26 de la cuenca del Río Moctezuma, región hidrológica Pánuco y
subregión hidrológica Río Alto Pánuco (SIATL, 2015). La subcuenca presenta el
rango de altitud de 850 a 3000 msnm. El área total es de 33 028 hectáreas y su
perímetro es equivalente a 101 km.
Figura 1. Ubicación de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo.
39
6.1.2. Clima
Zimapán presenta cuatro tipos de climas (García, 1988). El primero es Bs1kw que
pertenece al semiárido-templado, con lluvias de verano, la temperatura media anual
oscila entre 12 y 18°C, la temperatura del mes más frío oscila entre -3 y 18°C,
temperatura del mes más caliente menor de 22°C. El segundo es BS1hw que
pertenece al semiárido-semiseco, con lluvias en verano, con temperatura media
anual mayor de 18°C, la temperatura del mes más frío menor a 18°C, temperatura
del mes más caliente mayor de 22 °C. El tercero es templado-subhúmedo, lluvias
en verano y con precipitaciones en el mes más seco menor a 40 mm, con
temperatura media anual entre 12 y 18°C, la temperatura del mes más frío entre -3
y 18°C y temperatura del mes más caliente bajo 22°C. Finalmente el cuarto es
BS0kw, árido-templado, con lluvias en verano, temperaturas media anual entre 12 y
18°C, la temperatura del mes más frío entre -3 y 18°C (Figura 2).
Figura 2. Unidades climáticas de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo.
40
6.1.3. Edafología
Presenta cuatro tipos de suelo (Figura 3), los cuales con base a la descripción de
IUSS Grupo de Trabajo Base Referencial Mundial-WRB (2007) son:
Feozem. Del griego phaeo: pardo; y del ruso zemljá: 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, semejante a las capas superficiales
de los Chernozems y los Castañozems, pero sin presentar las capas ricas en cal
con las que cuentan estos dos tipos de suelos.
Regosol. Del griego rhegos: manta; son suelos minerales muy pobremente
desarrollados en materiales no consolidados que no tienen un horizonte mólico o
úmbrico. No son muy someros ni muy ricos en gravas (Leptosoles), arenosos
(Arenosoles) o con materiales flúvicos (Fluvisoles).
Luvisol. Del latín luere: lavar; son suelos que tienen mayor contenido de arcilla en
el subsuelo que en el suelo superficial como resultado de procesos pedogenéticos
(especialmente migración de arcilla) que lleva a un horizonte subsuperficial árgico.
Los Luvisoles tienen arcillas de alta actividad en todo el horizonte árgico y alta
saturación con bases a ciertas profundidades.
Litosol. Son característicos de áreas donde aflora la roca dura y somera, cuyo factor
limitante es la profundidad, que varía entre los 25 y 30 cm.
41
Figura 3. Unidades de suelo en la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo.
6.1.4. Uso de suelo y vegetación
Con base en INEGI (2009) la subcuenca del río Zimapán presenta nueve tipos de
uso de suelo y vegetación como se muestra en el Cuadro 3 y en la Figura 4, sin
embargo los más representativos son:
Vegetación secundaria. Es el estado de sucesión de la vegetación en el que hay
indicios de que ha sido eliminada o perturbada a un grado que ha sido modificada
sustancialmente.
42
Minería y agricultura. Es la extracción de materiales o minerales y la agricultura
puede ser de temporal o de riego, respectivamente.
Matorral crasicaule. Predominan las cactáceas grandes con tallos aplanados o
cilíndricos que se desarrollan principalmente en las zonas áridas y semiáridas.
Bosque. Se compone principalmente de especies del género Quercus spp. y Pinus
cembroides.
Matorral submontano. Es la vegetación, en su mayoría perennifolia que ocupa
suelos pedregosos de cerros escarpados y lomeríos con buen drenaje por su
inclinación y abundancia de partículas gruesas del suelo. La caracteriza gran
número de arbustos a veces subarbóreos, inermes en su mayoría, aunque cierto
número de especies espinosas se entremezclan con los dominantes.
Cuadro 3. Superficie respecto al uso de suelo y vegetación.
Uso de suelo y vegetación Área (ha)
Matorral desértico rosetófilo 214
Asentamientos humanos 625
Vegetación secundaria 9633
Matorral submontano 3967
Matorral crasicaule 5323
Pastizal inducido 885
Agricultura 7884
Minería 214
Fuente: INEGI (2013), modificado por el autor.
43
Figura 4. Uso de suelo y vegetación en la subcuenca del río Zimapán.
6.2. Información adquirida
Básicamente se utilizaron cuatro tipos de información: la primera consistió en
cartografía en formato raster (modelo digital de elevación con resolución de 15 m y
las ortoimágenes actuales que comprenden la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo)
y en formato vectorial (cartas topográficas de la zona de estudio del tema
edafología, climatología y la serie V de uso de suelo y vegetación). El segundo tipo
de información corresponde a datos diarios de precipitación de la serie de tiempo
44
comprendida de 1992 a 2012 para la estación 13148 “Xitha”, Zimapán, Hidalgo. Los
datos se obtuvieron del Servicio Meteorológico Nacional (SMN, 2015). El tercer tipo
de información consistió en la utilización de dos software principalmente para el
procesamiento de la información espacial, los cuales fueron ArcGIS 10.1 y gVSIG
2.2. El cuarto consistió en la fase de campo.
Para la caracterización de la subcuenca en el Municipio de Zimapán, Hidalgo, se
trabajó a lo largo de un mes, determinando las variables necesarias en el
levantamiento de 40 sitios de muestreo de tipo estratificado por transecto, teniendo
en cuenta el tipo de vegetación, la accesibilidad, geoforma de cada uno de ellos, de
tal manera que se cubrió la mayor superficie de la subcuenca.
La superficie de cada sitio de muestreo fue de 0.1 hectárea, permitiendo así
reconocer características tanto biofísicas como químicas, representativas de la
subcuenca (vegetación, geología, pendiente, relieve, porcentaje de cobertura, uso
de suelo, profundidad, pH, porcentaje de carbonatos, presencia de materia
orgánica, textura, estructura, entre otras) necesarias para su posterior evaluación.
Para el análisis de las características físicas del suelo como la textura y estructura
se recolectó una muestra de un kilogramo para cada sitio para cada perfil, a
excepción de los sitios que no presentaron suelo debido a la erosión hídrica. Cada
uno de los suelos con sus capas correspondientes; se capturaron cinco fotografías
por sitio que corresponden a las exposiciones norte, oeste, este, sur y cenital; para
ésta última se colocó un marco de 1x1 m sobre el suelo, con la finalidad de obtener
mediante software el porcentaje de cobertura vegetal presente en la zona.
45
6.3. Estimación de parámetros
Se desarrolló principalmente con la finalidad de obtener las características
hidrométricas de la subcuenca del río Zimapán, así como para determinar la tasa
de erosión hídrica y con base en ello modelar los posibles escenarios que se
relacionan con la degradación del suelo a causa del factor hídrico.
6.3.1. Hidrometría de subcuenca del río Zimapán
En primera instancia, con ayuda del software ArcGIS 10.1 se delimitó la subcuenca
del río Zimapán, Hidalgo, a partir del modelo digital de elevación (DEM) y a partir de
este se generó la red hídrica para la zona de estudio. Posteriormente, se obtuvo la
información hidrológica y caracterización de la subcuenca en estudio.
Superficie y longitud. Se calculó en hectáreas y kilómetros, respectivamente.
Coeficiente de compacidad (Kc). Se calculó con el índice de Gravelius (INE, 2004)
que consiste en la representatividad de la forma de una cuenca al comparar su
perímetro con el de un círculo de igual superficie:
𝐾𝑐 = 0.28 ∗ 𝑃
√𝐴=
0.28 ∗ 101 𝑘𝑚
√330.28 𝑘𝑚2= 1.556
Donde:
Kc: Coeficiente de compacidad;
P: Perímetro de la cuenca (km); y
A: Superficie de la cuenca (km2).
46
A pesar de que este valor es adimensional, independiente del área estudiada tiene
por definición el valor de 1 para cuencas imaginarias de forma exactamente circular.
Los valores de Kc nunca serán inferiores a 1. El grado de aproximación de este
índice a 1 indicará la tendencia a concentrar fuerte volúmenes de aguas de
escurrimiento, siendo más acentuado cuando más cercano sea a la unidad, lo cual
quiere decir que entre más bajo sea Kc mayor será la concentración de agua
(Anaya, 2012). El Cuadro 4 muestra las tres categorías para el índice de
compacidad de las cuencas.
Cuadro 4. Valores para el coeficiente de compacidad.
Resultado del coeficiente de compacidad Rangos de valores
Casi redondas a óvalo–redondas Kc = 1.0 – 1.25
Óvalo-redonda a óvalo-oblonga Kc = 1.25 – 1.50
Óvalo-oblonga a rectangular-oblonga Kc = > 1.50
Fuente: INE (2004).
Coeficiente de masividad (km). Este coeficiente representa la relación entre la
elevación media de la cuenca y su superficie, el valor representa a una cuenca
montañosa, montañosa o moderadamente montañosa (Cuadro 5).
𝐾𝑚 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 (𝑚)
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑎 (𝑘𝑚2)=
2022.67518 m
330.28 𝑘𝑚2= 6.124
Cuadro 5. Clase de coeficiente de masividad.
Rangos km Clase de masividad
0-35 Muy montañosa 35-70 Montañosa
70-105 Moderadamente montañosa
Fuente: INE (2004).
47
Relieve de la subcuenca. Se define mediante la curva hipsométrica, la cual
representa gráficamente las distintas elevaciones del terreno en función de la
superficie dominante (INE, 2004), la curva se divide en tres zonas (Figura 5):
1. Zona donde predomina la producción de sedimentos y aguas (ríos jóvenes);
2. Zona donde predomina el transporte de ambos (ríos maduros); y
3. Zona caracterizada por la deposición de sedimentos (ríos en etapa de vejez)
(Llamas, 1993).
Figura 5. Clasificación de los ríos con base a su edad (Ibañez et al., 2010).
La elevación media de la cuenca (Cuadro 6) constituye un criterio de la variación
territorial del escurrimiento resultante de una región, la cual proporciona una base
para caracterizar zonas climatológicas y ecológicas en ésta (INE, 2004).
48
Cuadro 6. Clases de valores de elevación media.
Rangos de elevación Clase de elevación
1 782.3 – 2 072.2 Baja 2 072.4 – 2 362.2 Moderada 2 362.4 – 2 652.2 Alta
Fuente: INE (2004).
Pendiente media de una subcuenca. Está definida por la media ponderada de las
pendientes de todas las superficies elementales en las que la línea de máxima
pendiente es constante, en este caso se utilizó la ecuación siguiente:
𝑆𝑐 = 𝐷𝑛 ∗ 𝐿𝐵
𝐴𝑐
Donde:
Sc: Pendiente media de la cuenca (%);
Dn: Desnivel constante entre curvas de nivel (km);
Lb: Longitud total de las curvas de nivel, dentro de la cuenca (km); y
Ac: Área de la cuenca (km2).
Densidad de drenaje. Sintetiza la dinámica de la subcuenca, la estabilidad de la red
hidrográfica, la escorrentía superficial y la respuesta de la cuenca ante una
tormenta; y se obtuvo a partir de la siguiente ecuación:
𝐷𝑑 = ∑ 𝑙𝑖
𝐴=
1321 km
330.28 𝑘𝑚2 = 3.999
𝑘𝑚
𝑘𝑚2
49
Donde:
Dd: Densidad de drenaje;
∑ 𝑙𝑖: Suma de las longitudes de todos los cursos que drenan una
cuenca; y
A: Superficie de la cuenca.
Valores mayores a 3.5 km/km2, son suelos con poca permeabilidad, y suelos menos
resistentes a la erosión o con poca cobertura vegetal (Cuadro 7).
Cuadro 7. Clase de densidad de drenaje.
Rangos de densidad Clases
0.1-1.8 Baja
1.9-3.6 Moderada
3.7-5.6 Alta
Fuente: INE (2004).
Orden de corriente. Se obtiene mediante la agregación de corrientes, considerando
una corriente de primer orden a aquella que no tiene afluentes, una de segundo
orden aquella donde se reúnen dos corrientes de primer orden, una de tercero
donde confluyen dos de segundo orden y así sucesivamente (Cuadro 8). Este índice
interpreta el grado de estructura de la red de drenaje, mientras mayor sea el grado
de corriente, mayor será la red y su estructura más definida.
50
Cuadro 8. Clases de orden de corriente.
Rangos de órdenes Clases de órdenes
1-2 Bajo
2.1-4 Medio
4.1-6 Alto
Fuente: INE (2004).
Pendiente media de la corriente principal. Está definida por la media ponderada de
las pendientes de todas las superficies elementales en las que la línea de máxima
pendiente es constante (INE, 2004); y se calculó a partir de la siguiente ecuación:
𝐽 = 𝐻𝑚á𝑥 − 𝐻𝑚𝑖𝑛
100 ∗ 𝐿
Donde:
Hmáx y Hmín: Alturas máxima y mínima del curso de agua en metros;
y
L: Longitud del curso de agua en km.
Perfil longitudinal. Es la pendiente longitudinal del curso fluvial a lo largo de su
recorrido, que indica su energía potencial (tales como su velocidad del agua, tensión
de arrastre, potencia hidráulica, entre otras), relaciona el trazado en planta del río
(recto, trenzado, sinuoso, entre otros).
Tiempo de concentración. Es el tiempo requerido para que en un evento de
precipitación uniforme se alcance el estado estacionario, es decir el tiempo
necesario para que toda la cuenca contribuya eficazmente a la generación de flujo
51
en el desagüe (es el tiempo que tarda en llegar a la sección de salida de una cuenca
una gota de lluvia caída en el extremo hidráulicamente más alejado de la misma); y
para su cálculo se utilizó la ecuación propuesta por Kirpich (INE, 2004):
A continuación se muestra el cálculo del tiempo de concertación (Tc):
𝑇𝑐 = 0.0078 ∗ 𝐿𝑝0.77 ∗ 𝑆−0.385 = 425.891 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
Donde:
Tc: Tiempo de concentración (min);
Lp: Longitud del cauce más largo, expresado en pies (ft o m); y
S: Pendiente media del cauce principal (ft/ft o m/m).
A continuación se presentan algunos de los parámetros y medidas obtenidos,
además se muestra la descripción de cada uno de ellos (Cuadro 9).
Importante señalar que la hidrometría de la subcuenca y sus respectivos cálculos,
son se suma importancia ya que existe alta interrelación entre la precipitación y la
erosión hídrica, factores objetivo a determinar en la presente investigación.
52
Cuadro 9. Hidrometría de la cuenca.
Variable Interpretación morfométrica
Longitud del cauce principal (km) A mayor longitud, mayor Tc. Está
influido por la pendiente.
Elevación media (msnm) Distribución espacial del escurrimiento y
distribución térmica.
Área (km2)
Tamaño relativo, a menor tamaño, menor capacidad de colectar agua y
menor volumen de ésta. Se correlaciona directamente con su longitud e
inversamente con la densidad de drenaje.
Desnivel (m) Variación altitudinal, si es mayor hay más variedad climática y ecológica.
Coeficiente de forma (Kf) Grado de achatamiento. Valores altos
indican tendencia a la concentración de aguas (formación de crecidas).
Coeficiente de compacidad (Kc) Grado de circularidad. Valores cercanos
a 1 indican tendencia a concentrar mayor volumen de escurrimiento.
Coeficiente de alargamiento (Li) Valores cercanos a 1 corresponde a
ríos cortos y por tanto, con mejor respuesta a las lluvias.
Coeficiente de masividad (km) Una cuenca montañosa implica mayor
energía y mayor precipitación en general.
Orden
Es el valor de la red de drenaje. Indica el grado de estructura que tiene. Un mayor orden indica mayor energía y
mayor control estructural y en general, mayor erosión
Densidad de drenaje (km/km2) Valores altos indican mayor eficiencia
de transporte y mayor velocidad de transporte.
Número de escurrimientos A mayor número mayor capacidad de
colectar agua y mayor erosión.
Pendiente del cauce principal A mayor pendiente mayor velocidad de desplazamiento del agua, menor tiempo
de concentración y menor infiltración.
Tiempo de concentración (Tc) A mayor tiempo, mayor volumen de
agua. También puede indicar un mayor escurrimiento.
Fuente: INE (2004).
53
6.3.2. Cálculos para el modelo RUSLE 3D
La erosión actual se estimó utilizando la EUPS, la cual considera los factores
imnodificables que son R, K, LS y los factores de protección como son la vegetación
y las prácticas y obras de manejo del suelo. Estas últimas son las que pueden
modificar para reducir las pérdidas de suelo por erosión hídrica (CONAFOR, 2010).
Para la estimación de la pérdida de suelo por erosión hídrica en la subcuenca del
río Zimapán se utilizó el modelo USLE, descrito por Wischmeier y Smith (1978). Este
modelo basa sus pronósticos de pérdida de suelo en función de seis parámetros.
De tal forma que primero se establecieron tres posibles escenarios de uso del suelo,
los cuales fueron: a) está en función de los cambios negativos de uso de suelo por
modificaciones antropogénicas; b) de la condición actual; y c) considerando así las
prácticas de conservación del suelo para cultivos. Para lo anterior, fue necesario
utilizar la ecuación RUSLE 3D:
𝐴 = 𝑅 ∗ 𝐾 ∗ 𝐿 ∗ 𝑆 ∗ 𝐶 ∗ 𝑃
Donde:
A: Pérdidas de suelo (t/ha/año);
R: Índice de erosión pluvial (Mj.mm/ha.h);
K: Índice de erosionabilidad del suelo (t.ha.h/Mj.mm.ha);
LS: F actor topográfico formado por L (longitud de pendiente), y S
(grado de pendiente que es adimensional);
C: Factor cultivo, vegetación y/o de uso del suelo (adimensional); y
54
P: Factor de prácticas de conservación de suelos agrícolas (este es
adimensional).
En primera instancia fue necesaria la multiplicación de los cinco factores (Cuadro
10) los cuales intervienen en la pérdida de suelo. Para el factor R, K y LS fueron los
mismos en los tres escenarios; sin embargo, en el segundo se elaboró un capa de
factor de uso de suelo alterna (factor C2); y para el tercer escenario la capa nueva
fue el factor de prácticas de conservación de suelo (factor P2), con base a lo
propuesto por Hernández (2015).
Cuadro 10. Multiplicación de los factores de la EUPS.
Escenario Factores para RUSLE 3D
Cambios
negativos de uso
de suelo por
modificaciones
antropogénicas R K LS
C2
P1
Condiciones
actuales
C1 Con prácticas de
conservación de
suelo en cultivos
P2
Fuente: Hernández (2015), modificado por el autor.
Ya que se describieron las características generales de la EUPS como siguiente
paso se explica el procedimiento usado para cada factor.
6.3.2.1. Factor R
Este índice de erosión pluvial, que se define como la capacidad potencial de la lluvia
para provocar erosión, se expresa en Mj.mm/ha.h. Se calculó utilizando la
55
metodología de Cortes (1991), al correlacionar los datos de precipitación anual con
los valores de R estimados en el país utilizando la información de intensidad de la
lluvia disponible. Este autor delimitó 14 regiones en relación a la erosividad (Figura
6) y con base en ello generó regresiones lineales que permiten estimar este factor
(Cuadro 11).
Figura 6. Regionalización nacional de factor R (Becerra, 1997).
56
Cuadro 11. Ecuaciones para estimar el valor del índice EI30.
Región Ecuación R2
I Y = 1.2078 * X + 0.002276 * X2 0.92
II Y = 3.4555 * X + 0.006470 * X2 0.93
III Y = 3.6752 * X - 0.001720 * X2 0.94
IV Y = 2.8959 * X + 0.002983 * X2 0.92
V Y = 3.4880 * X - 0.000188 * X2 0.94
VI Y = 6.6847 * X + 0.001168 * X2 0.90
VII Y = - 0.0334 * X + 0.006661 * X2 0.98
VIII Y = 1.9967 * X + 0.003270 * X2 0.98
IX Y = 7.0458 * X - 0.002096 * X2 0.97
X Y = 6.8938 * X + 0.000442 * X2 0.95
XI Y = 3.7745 * X + 0.004540 * X2 0.98
XII Y = 2.4619 * X + 0.006067 * X2 0.96
XIII Y = 10.7427 * X - 0.006067 * X2 0.97
XIV Y = 1.5005 * X + 0.002640 * X2 0.95
Fuente: Cortés (1991).
Para estimar el valor R de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, se utilizó la región
I, con la ecuación Y = 1.2078 X + 0.002276 X2, cuya R2 es de 0.92.
Donde:
Y=R, Factor de erosividad de la lluvia MJ.mm/ha.h; y
X: Precipitación media anual de la región.
Para obtener Y, solamente se utilizaron datos de precipitación media anual de la
estación 13148 “Xitha”, que fue la más cercana a la subcuenca del río Zimapán,
Hidalgo, comprendiendo datos para el período de 1992 al 2012. Es importante
señalar que existen dos estaciones más, sin embargo no se consideran porque una
57
de ellas ya no opera desde hace años y la otra se encuentra lejana a la zona de
estudio.
De tal forma que para la única estación meteorológica a utilizar se tiene la
precipitación media anual de 378.500 mm, y su valor de R para la subcuenca es de
783.217181 Mj.mm/ha.h. Con el valor de R se generó un archivo raster para este
factor de la erosividad de la lluvia (Figura 7), con la finalidad de realizar la
multiplicación de con los otros factores considerados en RUSLE 3D.
Figura 7. Factor R (erosividad de la lluvia).
58
6.3.2.2. Factor K
Este índice de erosionabilidad se define como la susceptibilidad de los suelos a
erosionarse en función del tamaño de las partículas del mismo, del contenido de
materia orgánica, de la estructura del suelo y en especial del tamaño de los
agregados y de la permeabilidad; y se expresa en t.ha.h/ha.MJ.mm; utilizando así
los parámetros propuestos por la FAO (1980), la textura superficial (Cuadro 12) y la
unidad de suelo según el sistema de clasificación de la misma FAO/UNESCO.
Con base a la carta topográfica de tipos de suelo escala 1:250000, la subcuenca
del río Zimapán presenta cuatro unidades de suelo (Cuadro 13). Es importante
señalar que con base a los sitios de muestreo tomados en campo se interpoló el
tipo de textura para cada unidad de suelo. En la Figura 8 se representan las
unidades de suelo con su respectivo valor del factor K, y por consiguiente se generó
un archivo raster para la erosionabilidad del suelo.
Figura 8. Factor K: Erosionabilidad del suelo.
59
Cuadro 12. Factores de erosionabilidad (K).
Nombre Símbolo Textura Nombre Símbolo Textura
G M F G M F
Acrisoles
A 0.026 0.040 0.013
Lo 0.026 0.040 0.013
Af 0.013 0.020 0.007 Lp 0.053 0.079 0.026
Ag 0.026 0.030 0.013 Lv 0.053 0.079 0.026
Ab 0.013 0.020 0.007 Greyzem M (a, g) 0.026 0.040 0.013
Ao 0.026 0.040 0.013 Nitosoles N (d, e, b) 0.013 0.020 0.007
Ap 0.053 0.079 0.026 Histosoles O (dex) 0.013 0.020 0.007
Cambisoles
B 0.026 0.040 0.013
Podzoles
P 0.053 0.079 0.026
Bc 0.026 0.040 0.013 Pf 0.053 0.079 0.026
Bd 0.026 0.040 0.013 Pg 0.053 0.079 0.026
Be 0.026 0.040 0.013 Ph 0.026 0.040 0.013
Bf 0.013 0.020 0.007 Pl 0.026 0.040 0.013
Bg 0.026 0.040 0.013 Po 0.053 0.079 0.026
Bh 0.013 0.020 0.007 Pp 0.053 0.079 0.026
Bk 0.026 0.040 0.013 Arenosoles Q (a, c, f, l) 0.013 0.020 0.007
Bv 0.053 0.079 0.026
Regosoles
R 0.026 0.040 0.013
Bx 0.053 0.079 0.026 Re 0.026 0.040 0.013
Chernozem C (g, h, b, l) 0.013 0.020 0.007 Rc 0.013 0.020 0.007
Podzoluvisoles D (d, e, g) 0.053 0.079 0.026 Rd 0.026 0.040 0.013
Rendzinas E 0.013 0.020 0.007 Rx 0.053 0.079 0.026
Ferrasoles F (a, b, o, p, r) 0.013 0.020 0.007
Solonetz
S 0.053 0.079 0.026
Gleysoles
G 0.026 0.040 0.013 Sg 0.053 0.079 0.026
Gc 0.013 0.020 0.007 Sm 0.026 0.040 0.013
Gd 0.026 0.040 0.013 So 0.053 0.079 0.026
Ge 0.026 0.040 0.013 Andosoles T 0.026 0.040 0.013
60
Gh 0.013 0.020 0.007 Th 0.013 0.020 0.007
Gm 0.013 0.020 0.007 Tm 0.013 0.020 0.007
Gp 0.053 0.079 0.026 To 0.026 0.040 0.013
Gx 0.053 0.079 0.026 Tv 0.026 0.040 0.013
Gv 0.053 0.079 0.026 Rankers U 0.013 0.020 0.007
Feozem H (c, g, h, l) 0.013 0.020 0.007 Vertisoles V (c, p) 0.053 0.079 0.026
Litosoles I 0.013 0.020 0.007
Planosoles
W 0.053 0.079 0.026
Fluvisoles
J 0.026 0.040 0.013 Wd 0.053 0.079 0.026
Jc 0.013 0.020 0.007 We 0.053 0.079 0.026
Jd 0.026 0.040 0.013 Wh 0.026 0.040 0.013
Je 0.026 0.040 0.013 Wm 0.026 0.040 0.013
Jt 0.053 0.079 0.026 W 0.053 0.079 0.026
Jp 0.05 3 0.079 0.013 Wx 0.053 0.079 0.026
Kastañozem K (h, k, l) 0.026 0.040 0.026 Xerosoles X(b, k, l, y) 0.053 0.079 0.026
Luvisoles
L 0.026 0.040 0.013 Yermosoles Y(h, k, l, t) 0.053 0.079 0.026
La 0.053 0.079 0.026
Solonchak
Z 0.026 0.040 0.013
Lc 0.026 0.040 0.013 Zg 0.026 0.040 0.043
Lf 0.013 0.020 0.007 Zm 0.013 0.020 0.007
Lg 0.026 0.040 0.013 Zc 0.026 0.040 0.013
Lk 0.026 0.040 0.013 Zt 0.053 0.079 0.026
Fuente: FAO (1980).
61
Cuadro 13. Unidades de suelo y su factor K.
Unidad de suelo Simbología Textura Factor K
Feozem calcárico Hc Media 0.020
Feozem háplico Hh Media 0.020
Feozem lúvico Hl Fina 0.007
Litosol l Media 0.020
Litosol l Fina 0.007
Luvisol crómico Lc Fina 0.013
Regosol calcárico Rc Media 0.020
Fuente: Elaborado por el autor.
6.3.2.3. Factor LS
Para el caso del factor topográfico compuesto por la pendiente (L) y el grado de la
pendiente (S) en el modelo RUSLE 3D, se utilizó la ecuación que propone García y
Giménez (2011).
𝐿𝑆 = (𝑚 + 1) [𝐴𝑒
22.13]
𝑚
[𝑠𝑒𝑛 (𝜃)
0.0896]
𝑛
Donde:
Ae: Área específica de captación; y
Θ: Pendiente en grados.
Los valores de m están entre 0.4 - 0.6 y para n entre 1.0 - 1.3 dependiendo del tipo
de flujo que predomina. Para la subcuenca del río Zimapán se utilizaron valores
intermedios, como lo recomiendan García y Giménez (2011).
62
Este procedimiento se realizó fundamentalmente en el software gvSIG con la
herramienta SEXTANTE, pues resulta adecuada para el análisis hidrológico.
Integrando así diferentes algoritmos relacionados con el cálculo tanto de pendientes
como de flujo acumulado. Esta característica que hace diferente a este software ya
que a diferencia de ArcGIS sólo se limitado a una opción.
De acuerdo con García y Giménez (2011) los pasos fundamentales fueron:
I. Cálculo del mapa de valores de inclinación de pendiente. Se realizó mediante la
exportación del MDE al software gvSIG. Se calculó la inclinación de pendiente con
el algoritmo de ajuste de polinomio de segundo grado de Zevenbergen y Thorne
(1987). Las unidades utilizadas fueron en radianes; ya que estas son necesarias
para calcular el seno. Al importar esta capa en ArcGIS, se calculó el seno por medio
de raster calculator.
II. Cálculo del mapa de flujo acumulado (área de contribución aguas arriba, A).Con
base al MDE en el Software gvSIG. Se calculó el flujo acumulado por medio de la
herramienta análisis hidrológico básico, con el método Dinf, ya que toma en cuenta
que el flujo va del centro de una celda hasta los centros de dos celdas contiguas del
entorno, por lo considera un flujo bidimensional y supera así una de las deficiencias
del método D8; el cual considera que el flujo va desde el centro de una celda hasta
el centro de una (y sólo una) de las circundantes (gvSIG, 2015).
III. Cálculo del mapa del área específica (Ae). Para el caso del área fue necesario
el calculó con base en la siguiente ecuación:
63
𝐴𝑒 = 𝐴
𝐷
Donde:
A: El área de contribución aguas arribas (la capa de flujo acumulado
que se creó en el paso II); y
D: Tamaño de la celda raster.
De tal forma que se recurrió a raster calculator para el actual procedimiento. El mapa
generado se guardó como área específica, para utilizarlo en la ecuación general
donde se multiplican todos los factores de la ecuación universal de perdida de suelo.
IV. Cálculo del mapa del factor LS para RUSLE3D. Por último, se procedió a calcular
el factor LS, según la fórmula expresada con anterioridad. Esta fórmula se expresó
en raster calculator como a continuación se presenta:
1.5 ∗ 𝑝𝑜𝑤([𝑎𝑟𝑒𝑎𝑒𝑠𝑝]/22.13, 0.5) ∗ 𝑝𝑜𝑤([𝑠𝑒𝑛]/0.0896, 1.15)
Donde:
Areaesp: Es la capa de área específica; y
Seno: Es el seno de la capa de inclinación de pendientes.
Durante el proceso para determinar la tasa de erosión hídrica con la ecuación
universal de pérdida de suelo y RUSLE 3D. El factor de longitud LS (Figura 9), es
sin lugar a duda, uno de los más complejos en cuento a su determinación y a su
vez, de los que más afectan en la estimación final de la erosión hídrica.
64
Figura 9. Valores para el factor LS.
6.3.2.4. Factor C
Para el factor de uso del suelo, se adquirieron las ortoimágenes de la subcuenca
del río Zimapán, se digitalizaron los usos de suelo y vegetación por medio de
fotointerpretación, corroborándolos con los datos adquiridos en campo. Se
consideró la propuesta de González (2003) sobre el uso de tablas para determinar
el valor de C para los distintos tipos de vegetación como se muestra en los Cuadros
14, 15 y 16.
De acuerdo con la información presentada en el Cuadro 14, para obtener los valores
del factor C fue necesaria la combinación de dos modelos de clasificación no
65
supervisada aplicable a imágenes de cobertura terrestre. Se utilizaron el modelo de
color RGB (red, green, blue) y el modelo Otsu (1979); originalmente no es un método
de clasificación, sino de umbralización, aplicable a imágenes en escala de gris. Es
un método no paramétrico que considera la varianza de la intensidad del píxel entre
dos clases, calcula el umbral óptimo (Figura 10); y se generó la capa de cobertura
de suelo con sus respectivos valores.
Figura 10. Análisis del porcentaje de cobertura de suelo.
66
Cuadro 14. Valores de C para pastizales, matorrales y arbustos.
Cubierta vegetal Cubierta en contacto con el suelo Cubrimiento de porcentaje de suelo
Tipo y altura de cubierta Recubrimiento Tipo 0 20 40 60 80 95-100
Cubierta inapreciable G1 0.45 0.2 0.1 0.042 0.013 0.003
W2 0.45 0.24 0.15 0.09 0.043 0.011
Plantas herbáceas
y matojos (0.5m)
25 G 0.36 0.17 0.09 0.038 0.012 0.003
W 0.36 0.2 0.13 0.082 0.041 0.011
50 G 0.026 0.13 0.07 0.035 0.012 0.003
W 0.026 0.16 0.11 0.075 0.039 0.011
75 G 0.17 0.1 0.06 0.031 0.011 0.003
W 0.17 0.012 0.09 0.067 0.038 0.011
Matorral (2m)
25 G 0.4 0.18 0.09 0.04 0.013 0.003
W 0.4 0.22 0.14 0.085 0.042 0.11
50 G 0.34 0.16 0.08 0.038 0.012 0.003
W 0.34 0.19 0.08 0.036 0.012 0.003
75 G 0.28 0.14 0.08 0.036 0.012 0.003
W 0.28 0.17 0.12 0.077 0.01 0.011
Arbolado sin matorral
pequeño apreciable (4m)
25 G 0.42 0.19 0.1 0.041 0.013 0.003
W 0.42 0.23 0.14 0.087 0.042 0.011
50 G 0.39 0.18 0.09 0.04 0.013 0.003
W 0.39 0.21 0.14 0.085 0.042 0.011
75 G 0.36 0.17 0.09 0.039 0.012 0.003
W 0.36 0.2 0.13 0.083 0.041 0.011
G1: Cubierta en contacto con el suelo formada por pastizal con al menos 5 centímetros de humus; y W2: Cubierta en contacto
con el suelo formada por plantas herbáceas con restos vegetales sin descomponer.
Fuente: González (2003).
67
Cuadro 15. Valores promedio de C.
Cultivo Factor
Suelo desnudo 1
Bosque, matorral denso o cultivo con acolchado 0.001
Sabana o pradera herbácea en buen estado 0.01
Sabana o pradera herbácea sobrepastada 0.10
Maíz o similar intensivo con laboreo 0.70
Maíz o similar intensivo sin laboreo 0.35
Maíz o similar extensivo sin laboreo 0.06
Algodón 0.55
Trigo 0.25
Arroz 0.15
Papa 0.25
Hortícolas 0.33
Fuente: González (2003).
Cuadro 16. Factor C para bosques.
Porcentaje de
cobertura
Porcentaje de cubierta en
contacto con el suelo2
Tipo de ordenación
C3 NC4
100-75 100-90 0.001 0.003-0.011
75-45 90-70 0.002-0.003 0.01-0.03
40-201 70-40 0.003-0.009 0.03-0.09
1Para cubiertas en contacto con el suelo, inferiores a 40% o cabida de cubierta
menor de 20%, usando los valores del cuadro; 2Formada al menos de restos
vegetales o plantas herbáceas; 3C: Montes con control estricto de pastoreo y 4NC:
Montes sin control estricto de pastoreo.
Fuente: González (2003).
Se creó un mapa en formato vectorial y después se convirtió a raster, usando los
valores de los cuadros, dependiendo el uso de suelo de suelo y vegetación actual.
Para la creación del mapa donde se consideran los cambios negativos de uso suelo
por modificaciones antropogénicas, se utilizó básicamente la diferencia de cambio
68
de uso de suelo. En el Cuadro 17 se muestran los valores utilizados para cada uso
de suelo y vegetación, ya sea C1 o C2.
Cuadro 17. Valores utilizados en el Factor C1 Y C2.
Uso de Suelo Factor C1 Factor C2
Matorral desértico rosetófilo 0.08 0.35 Asentamientos humanos 1 1 Vegetación secundaria 0.21 0.35 Matorral submontano 0.19 0.35 Matorral crasicaule 0.14 0.35 Pastizal inducido 0.17 0.35
Agricultura 0.35 0.45 Minería 1 1 Bosque 0.03 0.35
Fuente: Elaborado por el autor, con base a los valores de González (2003).
El factor uso de suelo y vegetación (C1) como se muestra en la Figura 11, se basa
fundamentalmente en la capa de vegetación de INEGI, misma que fue corroborada
con la base de datos que se tomó en campo en los sitios de muestreo. Para los
posibles cambios se generó también un mapa (Figura 12) con sus respectivos
valores (C2).
Figura 11. Valores para el factor C1: Condición actual.
69
Figura 12. Valores para el factor C2: cambios negativos de uso de suelo.
6.3.2.4. Factor P
Para el factor de prácticas de conservación de suelos agrícolas se utilizaron los
valores del Cuadro 18 que Cisneros et al. (2008) proponen para el factor P. De
acuerdo con Ramírez (2012) los valores de P varían entre 0 y 1, siendo uno cuando
no se realizan prácticas de conservación de suelo.
Cuadro 18. Factor para el método de control de la erosión hídrica.
Pendiente
del terreno
Cultivo
en contorno
Cultivos en franjas
en contorno Terrazas
1-2 0.60 0.30 0.12
3-8 0.50 0.25 0.10
9-12 0.60 0.30 0.12
13-16 0.70 0.35 0.14
17-20 0.80 0.40 0.16
21-25 0.90 0.45 0.18
Fuente: Cisneros et al. (2008).
70
Tomando en consideración los valores del Cuadro 18 y los datos obtenidos en
campo, se asignaron valores de cultivos en terrazas (Cuadro 19), ya que son las
prácticas con mayor frecuencia observadas en la subcuenca. Es importante
mencionar que para las zonas donde se practica la agricultura en pendientes
mayores a 25% se tomó el valor más alto de la clasificación propuesta, ya que para
tal caso no presenta algún valor establecido para el método de control de erosión
hídrica.
Se creó la segunda capa de pérdida del suelo con prácticas de conservación de
suelo (factor P2); en la cual básicamente se tomaron los valores de cultivos en
franjas en contorno. La justificación es referida a que es un método de control de la
erosión porque implica variedad de cultivos en un área definida y por lo tanto
disminuye la erosión a causa del flujo de agua.
Cuadro 19. Valores utilizados para el factor P1 y P2.
Uso del suelo Factor P1 Factor P2
Agricultura 0.10 0.25
Agricultura 0.12 0.30
Agricultura 0.14 0.35
Agricultura 0.16 0.40
Agricultura 0.18 0.45
Bosque 1 1
Matorral crasicaule 1 1
Matorral desértico rosetófilo 1 1
Matorral submontano 1 1
Vegetación secundaria 1 1
Asentamientos humanos 1 1
Pastizal 1 1
Minería 1 1
Fuente: Elaborado por el autor, con base a los valores de Cisneros et al. (2009).
71
Mediante la asignación de valores de acuerdo con la práctica de conservación de
suelo actual, se realizó el raster de P1 (Figura 13); donde además se consideró que
el método más utilizado en la subcuenca del río Zimapán es cultivo en terrazas,
como se observó durante la estancia en la zona de estudio y a los sitios de
muestreo.
Figura 13. Valores para el factor P1: Condición actual.
De la misma manera, se elaboró la segunda capa raster de pérdida del suelo con
prácticas de conservación de suelo (factor P2). Se tomaron los valores de cultivos
en franjas en contorno (Figura 14), debido a que es el método de control de la
erosión cuyo valor aumenta porque implica diferentes cultivos en una misma área,
ya que la erosión disminuye debido a la escorrentía.
72
Figura 14. Valores para el factor P2: prácticas de conservación de suelo.
6.3.3. Valores para estimar la erosión hídrica
En el Cuadro 20 se presenta un resumen de los valores o los intervalos de valores
para cada variable que se utilizó en el cálculo de la erosión hídrica en la subcuenca
del río Zimapán, con sus unidades respectivas.
Cuadro 20. Condensado de variables para cada factor.
Factor para RUSLE 3D
Valores en la capa raster Unidades
R 783.217181 Mj.mm/ha.h K 0.020, 0.007 y 0.013 t.ha.h/Mj.mm.ha
LS 74.6583 Adimensional C1 0.08, 1.00, 0.21, 0.19, 0.14, 0.17, 0.35 y 0.03 Adimensional
C2 0.35, 1.00 y 0.45 Adimensional
P1 0.10, 0.12, 0.14, 0.16, 0.18 y 1.00 Adimensional
P2 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45 y 1.00 Adimensional
Fuente: Elaborado por el autor.
73
7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
7.1. Hidrometría de la subcuenca
7.1.1. Superficie y longitud
La subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, tiene un área de 33 028 hectáreas y el
perímetro equivale a 101 kilómetros. La relación del área con la longitud de la misma
es proporcional y se relaciona inversamente con la densidad de drenaje y el relieve
relativo (INE, 2004).
7.1.2. Coeficiente de compacidad (kc) y masividad (km)
Para Kc, partiendo de la ecuación del índice de Gravelius; la subcuenca del río
Zimapán, tiene una forma óvalo-oblonga a rectangular oblonga, ya que KC fue >
1.556. En general, de este resultado se deduce que la subcuenca del río Zimapán
tiende a concentrar poco volumen de aguas de escurrimiento. La Km fue 6.124, de
lo que se describe como una subcuenca muy montañosa; ya que este parámetro
toma valores bajos en cuencas montañosas y altos en cuencas llanas (INE, 2004).
7.1.3. Curva hipsométrica
A partir del procesamiento y análisis de la información de altitudes (Cuadro 21), se
generó la curva hipsométrica de la subcuenca del río Zimapán, la cual representa la
relación entre la altura (msnm) y el área (ha). La elevación media de la subcuenca
es 1 925 msnm. Con base a la clasificación del INE (2004) es de tipo baja; ya que
se considera dentro del intervalo de elevación 1 782.3 a los 2 072.2 msnm.
74
Cuadro 21. Área de cada cota (%) respecto al total de la superficie.
Clase
Cota Área entre curvas (ha)
Mínima Máxima Promedio
Área entre
curvas Acumulado
Acumulado
(%) % Inter.
1 839 1018 928.50 102.509 33027.787 100.000 0.310
2 1019 1198 1108.50 490.643 32925.279 99.690 1.486
3 1199 1377 1288.00 687.044 32434.635 98.204 2.080
4 1378 1557 1467.50 812.568 31747.592 96.124 2.460
5 1558 1736 1647.00 2635.228 30935.024 93.664 7.979
6 1737 1916 1826.50 13322.662 28299.795 85.685 40.338
7 1917 2095 2006.00 8147.115 14977.133 45.347 24.667
8 2096 2275 2185.50 3318.458 6830.018 20.680 10.047
9 2276 2454 2365.00 1726.455 3511.560 10.632 5.227
10 2455 2634 2544.50 1063.435 1785.106 5.405 3.220
11 2635 2813 2724.00 625.896 721.671 2.185 1.895
12 2814 2993 2903.50 95.775 95.775 0.290 0.290
Total 33027.787 100
Fuente: Elaborado por el autor.
Tomando en consideración el total de la superficie de la subcuenca del río Zimapán:
50% está en el intervalo de altitud entre 929 a 1827 msnm; 30% entre 2 365 a los
2904 msnm; y 20% entre 2 186 a 2 900 msnm. La variación altitudinal de una cuenca
hidrográfica incide directamente sobre su distribución térmica y por lo tanto en la
existencia de microclimas y hábitats muy característicos de acuerdo a las
condiciones locales que predomina (Instituto Nacional de Ecología, 2004).
75
Ibañez et al. (2010) mencionaron que la curva hipsométrica representa las
características del ciclo erosivo y del tipo de cuenca. La Figura 15 muestra la curva
hipsométrica de la subcuenca Zimapán; observándose una subcuenca en etapa de
equilibrio, por lo que se trata de una cuenca geológicamente madura.
Figura 15. Curva hipsométrica de la subcuenca del río Zimapán.
7.1.4. Pendiente media
La pendiente media de la subcuenca del río Zimapán, es de 10%. Asimismo, la zona
de estudio presenta principalmente cuatro clases dominantes de pendiente: la
primera comprende pendientes mayores a 50%, la segunda entre 5 a 10%, la
tercera entre 30 a 35%, y la cuarta entre 0 a 5% (Figura 16).
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Alt
ura
(msn
m)
Área acumulada (%)
76
Figura 16. Pendiente de la subcuenca del río Zimapán.
7.1.5. Red hídrica
Aplicando la metodología de Strahler que contiene el software ArcGIS 10.3 y la
clasificación de los cursos de agua, se determinó el valor para la subcuenca el río
Zimapán (Figura 17). La longitud del cauce principal es de 47.7 km. Con base al
Instituto Nacional de Ecología (2004) este parámetro influye en el tiempo de
concentración y en la mayoría de los índices morfométricos.
El orden de la red hídrica es 7, significa que existe mayor energía y mayor control
estructural y en general, mayor erosión (Figura 18) en la subcuenca (Instituto
Nacional de Ecología, 2004). La longitud de la red hídrica es de 1 321km; y la
pendiente promedio de la red hídrica es de 1.2%.
77
Figura 17. Orden de la red hídrica de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo.
Figura 18. Afloramiento del material rocoso a causa de la erosión hídrica.
78
De acuerdo con la CONAFOR (2007) para el caso del establecimiento de obras de
conservación y restauración de suelos en la subcuenca del río Zimapán, se
recomienda trabajar inicialmente con la corriente de primer orden como área
prioritaria de intervención y posteriormente hacia la parte baja (Figura 19).
Figura 19. Panorámica de la erosión hídrica en la subcuenca.
Con base en la clasificación de cuencas en función de su longitud del cauce principal
del INE (2004); la zona de estudio es de tipo largo. Lo cual influye en el tiempo de
concentración y en la mayoría de los índices morfométricos.
La clase de densidad de drenaje es alta, en general, mayor densidad de
escurrimientos indica mayor estructura de la red fluvial, o bien que existe mayor
potencial de erosión en la zona de interés.
El tiempo de concentración es de 425.89 minutos y pertenece a la clase de tipo lento
(valores arriba de 125.1 minutos). Este valor define al tiempo que demora en viajar
79
una partícula de agua desde el punto más remoto hasta el punto de interés.
Corresponde al lapso entre el final de la lluvia y el momento en que cesa el
escurrimiento superficial (INE, 2004).
7.1.6. Resumen de la hidrometría
A continuación se presentan el condensado de los resultados del análisis de las
características más importantes de la subcuenca del río Zimapán (Cuadro 22).
Cuadro 22. Hidrometría de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo.
De la superficie
Área ha 33028
Perímetro de la cuenca km 101
Coeficiente de compacidad (Kc) Unidimensional 1.556
Cotas
Cota máxima msnm 3000
Cota mínima msnm 850
Centroide
(WGS1984 UTM Zona 14N)
X centroide m 460834.298
Y centroide m 2293761.68
Z centroide msnm 2022.67518
Altitud
Altitud media msnm 1925
Pendiente
Pendiente media de la subcuenca % 10.0114376
Red hídrica
Longitud de cauce principal km 47.739852
Orden de la red hídrica Unidimensional 7
Longitud de la red hídrica km 1321.04594
Pendiente media del cauce principal % 1.21736587
Parámetro generado
Tiempo de concentración min 425.891
Coeficiente de masividad km 6.124
Fuente: Elaborado por el autor.
80
7.2. Pérdida de suelo por erosión hídrica
En el Cuadro 23 se presentan los resultados de la pérdida máxima de suelo por
erosión hídrica en la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, para los tres escenarios
planteados en la metodología.
Cuadro 23. Pérdidas máximas del suelo por erosión hídrica.
Escenarios Pérdida máxima en t/ha/año
Cambios negativos de uso de suelo
por modificaciones antropogénicas 409.316
Condiciones actuales 263.063
Con prácticas de conservación
de suelo en cultivo 263.063
Fuente: Elaborado por el autor.
Según los cálculos sobre erosión de suelo, la perdida máxima por el factor hídrico
en la subcuenca del río Zimapán, Estado de Hidalgo, sería de 409.316 t/ha/año
como se muestra en la Figura 20. Este sería el escenario más grave sea el cambio
de uso de suelo, ya que se parte del hecho de la conversión de un bosque cuando
es talado o deforestado y por ende se transfiere a zonas de agricultura o pastizales
inducidos.
81
La condición actual de la pérdida de suelo en la subcuenca del río Zimapán se
muestra en la Figura 21. Se considera un proceso acelerado de erosión hídrica con
base en lo que mencionan Pando et al. (2003), donde la pendiente tiene un fuerte
peso en la magnitud de la erosión que se presenta (Figura 22). Sin embargo, la
cobertura vegetal y el impacto antropogénico que se da en el área parecen ser los
factores que están determinando, en mayor medida, la magnitud de la erosión.
Figura 20. Escenario de erosión hídrica con cambios negativos.
82
Figura 21. Escenario de erosión hídrica en condiciones actuales.
Figura 22. Pendientes mayores de 60%.
83
El escenario más conveniente para evitar o controlar la erosión hídrica en la
subcuenca del río Zimapán, se basa fundamentalmente en que no se cambie el uso
de suelo, aunado a que se realicen prácticas de control para evitar la erosión del
suelo para que las pérdida máximas sean de 263.063 t/ha/año (Figura 23).
Figura 23. Escenario de erosión hídrica con prácticas de conservación.
7.3. Clasificación de la erosión hídrica con a base a FAO/UNESCO
El sistema de clasificación de la erosión hídrica más empleado corresponde al
propuesto por la FAO-PNUMA-UNESCO (1980), la cual contempla cuatro clases
con sus respectivos intervalos de pérdida de suelo en t/ha/año (Cuadro 24).
84
Cuadro 24. Pérdida del suelo por erosión hídrica.
Clase de
erosión
Pérdida
de suelo
en
t/ha/año
Escenarios
Cambios
negativos de uso
de suelo por
modificaciones
antropogénicas
Condición actual
Con prácticas de
conservación de
suelo
ha % ha % ha %
Ligera < 10 26 327.73 80.3 29 903.435 91.3 29 518.0675 90.1
Moderada 10 - 50 33 16.688 10.1 2 750.82 8.4 3 125.358 9.5
Alta 50 - 200 2 615.445 8 113.715 0.3 124.545 0.4
Muy alta > 200 510.815 1.6 2.708 0 2.708 0
Fuente: Elaborado por el autor.
Con base en la clasificación de FAO/UNESCO (1980) se elaboró el Cuadro 24. Para
el escenario de la condición actual la clase de erosión hídrica ligera con pérdidas de
suelo menores a 10 t/ha/año es la que predomina con el 91.3%, respecto al total de
la superficie de la subcuenca (Figura 24).
Figura 24. Desprendimiento y arrastre del suelo a causa de la precipitación.
85
La clase de erosión hídrica moderada con pérdidas de suelo de 10 a 50 t/ha/año
para el escenario con cambios negativos de uso de suelo por modificaciones
antropogénicas aumenta a 10.1% (Figura 25) respecto al escenario actual.
La clase de erosión hídrica alta con pérdidas de suelo de 50 a 200 t/ha/año aumenta
considerablemente de 0.3% que es la condición actual (Figura 26) a 8% que es
resultado donde consideraron los cambios negativos de uso de suelo por
modificaciones antropogénicas.
La clase de erosión hídrica muy alta con pérdidas de suelo mayores a 200 t/ha/año
disminuye drásticamente a 2.708 ha en el escenario donde se consideran las
prácticas de conservación de suelo (Figura 27) ya que en el escenario de cambios
negativos de uso de suelo por modificaciones antropogénicas es de 510.815 ha. De
continuar con la reducción del potencial productivo por la pérdida paulatina de
fertilidad de suelos (Figura 28) y los impactos negativos en la biodiversidad, los
afectos serán la pobreza y migración de la población (CONAFOR, 2007).
86
Figura 25. Clases de erosión hídrica para el escenario de cambios negativos.
Figura 26. Clases de erosión para el escenario de la condición actual.
87
Figura 27. Escenario de prácticas de conservación de suelo.
Figura 28. Pérdida de la fertilidad del suelo.
88
Lo más importante de estos resultados es el hecho de mencionar que la mayor
superficie de pérdida de suelo por erosión hídrica la ocupa la clase ligera y
moderada con 32 654.255 ha, que representa el 99.7% del total de la superficie
(Figura 29). Se considera la necesidad de aplicar técnicas que coadyuven a la
conservación de suelo en la subcuenca del río Zimapán.
Figura 29. Superficie por clase de erosión de suelo en la subcuenca.
Rayas (2011) recomienda las barreras de material seco, presas de retención de
sólidos, escarificación del suelo e incluso reforestación. CONAFOR (2007)
recomienda las presas de piedra acomodada, barreras de piedra en curvas a nivel
presa de geocostales y presas de llantas.
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Ligera (<10) Moderada (10 - 50) Alta (50 - 200) Muy alta (> 200)
Sup
erf
icie
en
ha
Clase de erosión en t/ha/año
Modificaciones entropogénicas Condición actual Con prácticas de conservación
89
7.4. Tasa de erosión hídrica y su relación con el uso de suelo
Para el escenario de la condición actual los tipos de vegetación que presentaron
mayor superficie de erosión hídrica (Cuadro 25) en la clase ligera (menor a 10
t/ha/año) son: vegetación secundaría 8 584 ha (26%), matorral crasicaule 5 050 ha
(15%), agricultura 7 849 ha (24%) y bosque 3 902 ha (12%). El valor elevado que
presenta particularmente la vegetación secundaria, se fundamenta en lo que INEGI
(2009) mencionó, ya este tipo de erosión ha sido provocado a que gran parte de la
vegetación haya sido eliminada o perturbada.
Si aumenta la degradación del suelo por erosión hídrica en el escenario de cambios
negativos de uso de suelo por modificaciones antropogénicas la superficie de áreas
agrícolas aumentan, las condiciones que facilitan este proceso de degradación se
incrementarían y trae consigo el aumento en el aporte de sedimentos. Con base en
CONAFOR (2007), la causa principal de la degradación del suelo se debe a la
deforestación asociada a los cambios del uso del suelo y actividades pecuarias que
representan 51.3% del área degradada a nivel nacional.
El bosque es uno de los ecosistemas de mayor importancia dentro de la subcuenca
del río Zimapán. Analizando los escenarios modelados, se obtuvo que para el
escenario de la condición actual la superficie respecto a la pérdida de suelo por
erosión hídrica en la clase moderada (de 10 a 50 t/ha/año) es de 45 hectáreas. Por
otra parte para el escenario que considera los cambios negativos de uso de suelo
por modificaciones antropogénicas (Figura 30) la superficie se eleva hasta 648
hectáreas. Es importante regular el uso de los recursos naturales y llevar a cabo
prácticas de conservación, reforestación y restauración.
90
Cuadro 25. Pérdida de suelo por erosión hídrica y vegetación.
Pérdida de suelo por erosión hídrica (t/ha/año)
<10 t/ha/año 10-50 t/ha/año 500-200 t/ha/año >200 t/ha/año
Usos de suelo y vegetación
Cn1 Ca2 Pcs3 Cn Ca Pcs Cn Ca Pcs Cn Ca Pcs
Matorral desértico rosetófilo
ha 128 195 195 37 12 12 32 0 0 10 0 0 % 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Asentamientos humanos
ha 428 429 426 122 191 193 70 11 11 11 0 0 % 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0
Vegetación secundaría
ha 7906 8584 8582 878 957 959 670 34 34 121 0 0 % 24 26 26 3 3 3 2 0 0 0 0 0
Matorral submontano
ha 2088 2898 2896 923 1022 1024 773 53 53 191 1 1 % 6 9 9 3 3 3 2 0 0 1 0 0
Matorral crasicaule
ha 4511 5050 5049 438 292 293 339 5 5 60 0 0 % 14 15 15 1 1 1 1 0 0 0 0 0
Pastizal ha 676 793 793 113 89 89 85 4 4 12 0 0 % 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Agricultura ha 7781 7849 7472 102 72 438 37 2 12 3 0 0 % 24 24 23 0 0 1 0 0 0 0 0 0
Zona minera ha 143 143 143 50 67 67 17 5 5 6 2 2 % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Bosque ha 2624 3902 3900 648 45 46 578 0 1 96 0 0
% 8 12 12 2 0 0 2 0 0 0 0 0
1 Cn: Cambio negativos de uso de suelo por modificaciones antropogénicas;
2Ca: Condición actual;
3Pcs: Prácticas de conservación de suelo.
Fuente: Elaborado por el autor.
91
En general, para la condición actual de la erosión hídrica en la subcuenca del río
Zimapán cuando se consideran las prácticas de conservación de suelo la superficie
y la clase de erosión disminuyen o se mantiene estable. Por otra parte si se
consideran los cambios negativos por modificaciones antropogénicas la superficie
y la clase de erosión aumenta.
Figura 30. Superficie de erosión hídrica según el tipo de uso de suelo.
7.5. Modelación de la erosión hídrica por escenario
Para el análisis del escenario actual de la tasa de erosión hídrica, se consideró el
escenario de cambios negativos de uso de suelo por modificaciones antropogénicas
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Ma Ca Pcs Ma Ca Pcs Ma Ca Pcs Ma Ca Pcs
< 10 10 a 50 500 a 200 > de 200
Sup
erfi
cie
en h
ectá
reas
Erosión hídrica en t/ha/año
Matorral desértico rosetófilo Asentamientos humanos Vegetación secundaría
Matorral submontano Matorral crasicaule Pastizal inducido
Agricultura Minería Bosque
92
y el de prácticas de conservación de suelo para obtener datos intermedios. Los
porcentajes utilizados fueron 25%, 50% y 75% de la superficie (Cuadro 26), de
acuerdo con lo propuesto por Hernández (2015).
Con base al Cuadro 26, para el escenario actual de erosión hídrica en la clase muy
alta (>200 t/ha/año) le corresponde una superficie de 3 ha, esto indica que si se
modifica el uso de suelo y vegetación en un 100% la superficie aumentaría
considerablemente a 511 ha. Si tan sólo se modificara en un 25% la superficie sería
130 ha. Por el contrario, al realizar obras de conservación de suelo y agua la
superficie se mantendría o reduciría.
Para la clase de erosión hídrica alta (50 a 200 t/ha/año) le corresponde una
superficie de 114 ha, si tan sólo se modificara el 75% de uso de suelo y vegetación
la superficie sería de 1 990 ha.
Cuadro 26. Tasa de erosión hídrica con base a los tres escenarios.
Clase (t/ha/año)
Superficie (ha) de la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo
Cn1 (100%)
Cn (75%)
Cn (50%)
Cn (25%)
Ca2 Pcs
(25%) Pcs
(50%) Pcs
(75%) Pcs3
(100%)
Ligera (< 10)
26328 27222 28116 29010 29903 29807 29711 29614 29518
Moderada
(10-50)
3317 3175 3034 2892 2751 2844 2938 3032 3125
Alta (50-200)
2615 1990 1365 739 114 116 119 122 125
Muy alta (> 200)
511 384 257 130 3 3 3 3 3
1Cn: Cambios negativos de uso de suelo por modificaciones antropogénicas;
2Ca: Situación Actual;
3Pcs: Prácticas de Conservación de Suelo.
Fuente: Elaborado por el autor.
93
De la Figura 31 se deduce que las prácticas de conservación de suelo para la
subcuenca del río Zimapán son de suma importancia, ya que la superficie (ha)
donde se presenta la erosión hídrica decrece o en todo caso se mantiene, en función
de la efectividad y del tipo de obra que se implemente. Por otra parte, a medida que
se modifica el uso de suelo ya sea por deforestación, extracción de minerales,
pastoreo no regulado, entre otras causas, la superficie de la subcuenca con erosión
hídrica aumenta considerablemente.
Figura 31. Tasa de erosión hídrica con base a los escenarios.
7.6. Prácticas de conservación por tipo de uso de suelo
Con base a los resultados de la presente investigación sobre pérdida de suelo, se
presenta un primer acercamiento metodológico para la definición de áreas
susceptibles con cierto riesgo de erosión hídrica. A continuación se presenta una
propuesta para las prácticas de conservación de suelo por tipo de uso de suelo
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
Sup
refi
cie
en h
ectá
reas
Escenarios
Ligera (< 10) Moderada (10 a 50) Alta (50 a 200) Muy alta (> 200)
94
presente en la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, considerando las descripciones
de las obras y prácticas incluidas en el programa de conservación de suelos según
COLPOS (2009) y CONAFOR-SEMARNAT (2007).
Zona agrícola. Se propone el uso de abonos orgánicos, incorporación de residuos
y abonos verdes. Los abonos verdes con cultivos de rápido crecimiento y de follaje
denso cuya función no sea el consumo humano o pecuario, sino la incorporación en
el suelo para mejorar sus propiedades físicas, químicas y biológicas con fines
agrícolas. El objetivo es proteger la capa superficial del suelo contra las lluvias de
alta intensidad, el sol y el viento, además de mantener elevadas tasas de infiltración
de agua por el efecto combinado del sistema radical y de la cobertura vegetal. Las
raíces después de su descomposición dejan canales en el suelo y la cobertura
reduce la velocidad de la escorrentía.
Para evitar el arrastre del suelo hacia diferentes lugares como los cuerpos de agua
y ríos se propone llevar a cabo cultivos en contorno. Utilizando especies del género
Agave, Opunti y Dasylirion. También las terrazas de banco son de suma importancia
llevarlas a cabo, ya que puede disminuir la erosión en las áreas donde la pendiente
es moderada.
Una alternativa más es practicar los sistemas agroforestales; es decir la
combinación entre especies perennes forestales, frutales, forrajeras, y otras
especies; considerando como cultivo anual el maíz, el frijol, el haba y otras,
practicando la labranza cero o mínima en todo caso. Los sistemas agroforestales
son las tecnologías de uso de la tierra, donde las especies leñosas son usadas
95
deliberadamente dentro de las mismas unidades del terreno, junto con cultivos
agrícolas y animales, con algún arreglo espacial o secuencia temporal, de tal
manera que hay interacción ecológica y económica entre los componentes.
El objetivo es incrementar las masas forestales, garantizar la presencia de cobertura
vegetal permanente que contribuya a reducir la erosión hídrica, interceptar los
escurrimientos superficiales, aumentar la infiltración del agua de lluvia, diversificar
la producción de alimentos e incrementar los ingresos de los productores a través
del aprovechamiento integral y sustentable de sus recursos.
Zona de bosque. En áreas pedregosas se recomienda realizar barreras de piedra
en curvas a nivel o bien terrazas de formación sucesiva. Asimismo, en áreas donde
haya excedentes de material vegetal seco se propone realizar acomodo de ramas,
troncos y hojarasca y de ser posible reforestar las zonas degradadas. Las especies
para la reforestación de este tipo de bosque deben ser locales tales como Pinus
cembroides y Quercus rugosa o mejora aún usar especies adaptadas a la baja
disponibilidad de agua como son Acacia farnesiana, A. laevigata y especies del
género Prosopis.
La reforestación es la regeneración de áreas altamente o totalmente deforestadas,
con la plantación de especies nativas. El objetivo de esta práctica es disminuir los
riesgos de erosión del suelo ya que las plantas nativas tienen mayor adaptabilidad
y rápida colonización que una especie introducida. Además, este tipo de
reforestación contribuye a la conservación de la diversidad genética de la región y
preservar la identidad del sitio.
96
Las zanjas trinchera son una alternativa viable, las cuales consisten en
excavaciones en curvas a nivel de 0.4 metro de ancho, 0.4 metros de profundidad
y 2 metros de longitud, en promedio, trazadas a tres bolillo y separadas con tabique
divisor de 2 metros de largo. El objetivo es reducir la erosión hídrica, interceptar los
escurrimientos superficiales, incrementar la infiltración del agua de lluvia, auxiliar en
la reforestación en la supervivencia de especies vegetales ya que retienen y
conservan humedad en áreas localizadas, retienen azolves y favorecen el desarrollo
de la vegetación natural.
Zona de pastizal. Para controlar el sobrepastoreo y de esta manera proteger la
vegetación existente se recomienda la rotación de área de pastoreo. En áreas
donde la roca madre aflore se recomienda la roturación y la urgente reforestación,
considerando que primero se deben establecer especies de cobertera (herbáceas),
posteriormente especies arbustivas y arbóreas.
Para los cultivos de cobertera se utilizan especies vegetales, las cuales se utilizan
para el control de la erosión del suelo, mejoran el balance de nutrientes en el suelo
y protegerlo del impacto de las gotas de lluvia y del viento. Las características
distintivas de estas especies son rápido y abundante desarrollo vegetativo, sistema
radical profundo, uso eficiente del agua, fijación de nitrógeno. El objetivo es proteger
al suelo de los efectos de la erosión hídrica y eólica en períodos donde el suelo está
libre del cultivo de importancia económica y pueden tener otros beneficios como: el
mejoramiento de la calidad del suelo, reducción de la presencia de malezas,
insectos y enfermedades en los cultivos, manejo de la fertilidad, disponibilidad de
agua, diversificación del uso del suelo.
97
Zona minera. Cuando se trate de prácticas para restaurar jales (Figura 32), ya sea
por métodos mecánicos y agronómicos, es necesario seleccionar especies que
proporcionen una cobertura adecuada y aumenten la fertilidad del suelo. Idealmente
se deben incluir gramíneas de crecimiento rápido, para que cubran y estabilicen la
superficie tan pronto como sea posible, y leguminosas como el trébol, para la fijación
de nitrógeno (Franco, 2005). Sin embargo, para restaurar estas áreas deben
tomarse en cuenta los usos del suelo, los requerimientos de la población y la
protección de la biodiversidad (Garder, 2001).
Se propone realizar barreras vivas, que es la siembra de plantas que se establecen
en los bordos de las terrazas o en los linderos de las parcelas, para reducir la
velocidad del agua de lluvia, así como retener los sedimentos de los jales que son
arrastrados por las escorrentías (Figura 33). El objetivo es reducir la longitud de la
pendiente, minimizar la velocidad del viento que causa la erosión eólica, retardar el
escurrimiento (Figura 34) para aumentar la infiltración, conservar la humedad,
prevenir la formación de cárcavas y mejorar el paisaje.
Figura 32. Desechos de mina (jales) en Zimapán, hidalgo.
98
Figura 33. Escasa regeneración sobre desechos de mina.
Figura 34. Erosión hídrica en desechos de mina (jales) en Zimapán, Hidalgo.
99
Zonas de matorral crasicaule. Realizar presas de piedra acomodada, así como
también llevar a cabo el cabeceo de cárcavas, considerando la estabilización de
taludes, así como también las presas de geocostales.
Zonas de matorral desértico rosetófilo. Realizar barreras de piedra acomodada en
curvas a nivel complementadas con reforestaciones, que servirán para aumentar la
cobertura vegetal. Las barreras de piedra en curva a nivel son un conjunto de rocas
colocadas de manera lineal en curva a nivel y de manera perpendicular a la
pendiente para retener el suelo en zonas con presencia de erosión hídrica laminar.
Normalmente se utiliza una sección cuadrangular de 30 por 30 centímetros. El
objetivo es disminuir la velocidad de escurrimientos en terrenos de ladera,
coadyuvar al establecimiento de la vegetación forestal, retener suelos en zonas con
erosión laminar, propiciar la infiltración del agua.
Zonas de matorral submontano. Establecer cercos vivos que sirvan de límite, que
contribuyan al aumento de cobertura vegetal y de esta manera regular el
sobrepastoreo. La reforestación con especies locales (Prosopis laevigata) en zonas
muy degradadas es una alternativa variable y de mayor importancia.
Zona de vegetación secundaria. Se recomienda realizar enriquecimiento de
acahuales, presas de geocostales o presas de llantas. El enriquecimiento de
acahuales es una práctica de manejo agroforestal que consiste en introducir
especies forestales maderables o no maderables a fin de incrementar su valor. El
objetivo es favorecer la recuperación de las áreas perturbadas, desarrollando una
cubierta vegetal permanente que contribuya a reducir la erosión hídrica.
100
Las presas de geocostales consisten en una estructura de geotextiles rellenos con
suelo que se acomodan en forma de barrera o trinchera y se coloca en contra de la
pendiente, para el control de la erosión en cárcavas. Con el objetivo de controlar la
erosión hídrica, reducir la velocidad de escurrimiento y filtrar agua.
Las presas de llantas consisten en una barrera o trinchera para el control de azolves,
que se forma con llantas de desecho y se coloca de manera transversal al flujo de
la corriente de las cárcavas. Son funcionales debido a que reduce la erosión hídrica,
estabiliza el fondo de cárcavas, favorece la acumulación de sedimentos para el
establecimiento de especies vegetales, además de que para su construcción, se
utiliza material durable y de bajo costo.
101
8. CONCLUSIONES
La erosión máxima estimada para la subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, con
RUSLE es de 409.316 t/ha/año, concluyendo así que el área en estudio se
encuentra bajo un proceso acelerado de erosión hídrica.
La condición actual de pérdida de suelo es igual a 263.063 t/ha/año y la clase ligera
(pérdidas > a 10 t/ha/año) es la que predomina en la zona de estudio.
Asimismo, la distribución espacial de la erosión hídrica evaluada con RUSLE y sus
posibles escenarios, cambia significativamente dentro de la subcuenca.
La erosión hídrica en subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, se fundamenta en los
valores calculados en la hidrometría, ya que los valores (altos en su mayoría) de
cada índice están relacionados con áreas donde está desprovista de vegetación y
por lo tanto el escurrimiento hídrico es suficiente, propiciando así mayor erosión
hídrica en la zona.
Los softwares para SIG son una herramienta fundamental adecuada que permite
calcular, analizar y modelar el proceso de erosión hídrica; y con a base a los
resultados ubicar las zonas susceptibles a la pérdida de suelo y por lo tanto
proponer prácticas de conservación de este recurso tan importante.
Se elaboraron los mapas temáticos respecto a la erosión hídrica para los
escenarios: cambios negativos de uso de suelo por modificaciones antropogénicas,
condición actual y con prácticas de conservación de suelo.
102
Los resultados muestran que a mayor porcentaje de cobertura vegetal implica
menor pérdida importante de suelo por el factor hídrico. Mientras que la erosión
obtenida en zonas con menor porcentaje es mayor a tal grado que el suelo se
encuentra desnudo.
La metodología utilizada para el cálculo del factor LS del modelo RUSLE 3D
mediante la combinación de procesos y uso de SIG resulta eficiente en la
modelación y cálculo del proceso de erosión hídrica.
Con base en la hidrometría de la subcuenca del río Zimapán se concluye que existe
mayor energía y mayor control estructural y en general, implica mayor erosión
hídrica para el área de estudio.
103
9. RECOMENDACIONES
Tomando en consideración los resultados obtenidos en la presente investigación se
puede realizar la propuesta para el ordenamiento ecológico de las subcuenca del
río Zimapán, la cual permitirá conservar y restaurar las zonas afectadas por la
erosión hídrica, así como regular las zonas para la producción agrícola y las zonas
forestales.
Debido a las características tan heterogéneas de la subcuenca del río Zimapán,
Hidalgo, es necesario definir áreas prioritarias para llevar a cabo un manejo efectivo
del recurso suelo. Además, las prácticas propuestas son de carácter orientativo y
no se deben considerar una obligación para la conservación de suelo.
Llevar a cabo talleres informativos sobre la importancia que tienes la conservación,
restauración y preservación de los recursos naturales (suelo y agua) en la
subcuenca del río Zimapán.
El ordenamiento y manejo de los recursos forestales, tales como la conservación de
suelo, así como de agua debe ser una respuesta a los intereses y acciones a nivel
gubernamental; ya que la producción de bienes puros es obligación y
responsabilidad del Estado.
Gestionar los mecanismos de pago por servicios ambientales (PSA) para la
conservación de subcuenca del río Zimapán, ya que pertenece a la lógica de que
los bosques conservados o restaurados proveen servicios hidrológicos.
104
10. LITERATURA CITADA
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11. FORMA DE CITAR
FLORES-CANTORIANO M. O. 2015. Modelación de erosión hídrica de la
subcuenca del río Zimapán, Hidalgo, aplicando el modelo
RUSLE 3D. Ingeniero en Restauración Forestal. División de
Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma Chapingo.
Texcoco de Mora, Estado de México. 113 p.
