Mapa de Infiltración del Ecuador ContinentalEscala 1:25.000

GENERACIÓN DE GEOINFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN DEL TERRITORIO A NIVEL NACIONAL

COMPONENTE: CLIMA, HIDROLOGÍA Y AMENAZAS HIDROMETEOROLÓGICAS

CRÉDITOS

El presente trabajo contó con la participación de un equipo técnico multidisciplinario con amplia experiencia en el campo de los recursos naturales, pertenecientes a la Dirección de Investigación y Generación de Datos Multisectoriales (DIGDM) de la Coordinación General del Sistema de Información Nacional (CGSIN) del Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca (MAGAP) y de la Dirección de Servicios Especializados del Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE).

MAGAP

MAT. VÍCTOR H. BUCHELI LEÓNCOORDINADOR GENERAL DEL SISTEMA DE

INFORMACIÓN NACIONAL

ING. SANTIAGO GONZÁLEZ MANTILLADIRECTOR DE INVESTIGACIÓN Y GENERACIÓN DE

DATOS MULTISECTORIALES

ING. TRAJANO YUGCHA PAUCARIMACOORDINADOR DEL PROYECTO

ING. RIGOBERTO LUCERO BOLAÑOSRESPONSABLE TÉCNICO

ING. AQUILES ARÉVALO RODRÍGUEZCOMPONENTE CLIMA, HIDROLOGÍA Y AMENAZAS

HIDROMETEOROLÓGICAS

ING. OSCAR CALAHORRANO NARVÁEZCOMPONENTE BIOFÍSICO SUELOS

IEE

CRNL. E.M.T. Avc. IVÁN P. JARRÍN T.DIRECTOR EJECUTIVO

ING. JORGE ACOSTA TAFURDIRECTOR DE SERVICIOS ESPECIALIZADOS (E)

ING. MA. SOLEDA ANDRADE SÁNCHEZCOORDINADORA DEL PROYECTO

ING. CRISTINA CUASAPAZ CHAMORROLCDA. ZOILA VELÁSQUEZ PAREDES

COMPONENTE CLIMA, HIDROLOGÍA Y AMENAZAS HIDROMETEOROLÓGICAS

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN

2. METODOLOGÍA

3. ANÁLISIS Y RESULTADOS

4. CONCLUSIONES

5. RECOMENDACIONES

6. BIBLIOGRAFÍA

1

1. INTRODUCCIÓN

La infiltración se define como el proceso por el cual el agua penetra por la superficie del suelo y llega hasta sus capas inferiores. Muchos factores del suelo afectan el control de la infiltración, así como también gobiernan el movimiento del agua dentro del mismo y su distribución durante y después de la infiltración. (Vélez et al, 2002).

La capacidad de infiltración conocida también como “infiltrabilidad del suelo” es el flujo que el perfil del suelo puede absorber a través de su superficie, cuando es mantenido en contacto con el agua a la presión atmosférica. Mientras la velocidad de aporte de agua a la superficie del suelo sea menor que la infiltrabilidad, el agua se infiltra tan rápidamente como es aportada y la velocidad de aporte determina la velocidad de infiltración (o sea, el proceso es controlado por el flujo). Sin embargo, una vez que la velocidad de aporte excede la infiltrabilidad del suelo es esta última la que determina la velocidad real de infiltración; de ese modo el proceso es controlado por las características del perfil (Gurovich, 1985).

La infiltración es un proceso complejo que depende de las propiedades físicas e hidráulicas del suelo, como el contenido de humedad, de la cantidad de agua que ha recibido en el pasado, de los cambios estructurales en las capas de suelo y de cuánto aire se encuentra atrapado en el suelo (Walker, 1989).

Es importante saber cuál es la velocidad de infiltración básica para construir un sistema de riego eficaz. Cuando la cantidad de agua de riego excede la velocidad de infiltración, puede haber escurrimiento, lo que causa una distribución desigual del agua y, posiblemente, erosión.

El Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca (MAGAP), a través de la DIGDM1 de la CGSIN2

y el Instituto Espacial Ecuatoriano (IEE), en el marco del proyecto “Generación de Geoinformación para la Gestión del Territorio a Nivel Nacional”, tienen como objetivo proveer información confiable y oportuna a la sociedad. Por tal motivo, estas dos instituciones mediante el análisis de parámetros biofísicos, levantamiento de información de campo y el uso de los Sistemas de Información Geográfica, han generado el “Mapa de Infiltración del Ecuador Continental”, con el fin de proporcionar a los diferentes usuarios internos y externos, información cartográfica que les permita mejorar la estructuración de sus actividades utilizando el presente trabajo como un insumo de planificación.

1Dirección de Investigación y Generación de Datos Multisectoriales2Coordinación General del Sistema de Información Naciona

2. METODOLOGÍA

Para el estudio se utilizó como base principal la información temática existente sobre geomorfología, edafología e imágenes satelitales, como también el trabajo de campo. Mediante la ayuda de los Sistemas de Información Geográfica (SIG), se pudo contar con un documento cartográfico que represente la capacidad de infiltración en los diferentes clases de suelos; el mismo que se pone a consideración como un insumo para realizar políticas y proyectos para construir sistemas de riego eficaces y así para mejorar la producción de las tierras agrícolas, cuya implementación debería estar a cargo de los diferentes Gobiernos Autónomos Descentralizados, Corporaciones de Desarrollo Local, Nacional y Regional, Organismos no Gubernamentales y demás instituciones con actividades inherentes a esta temática, así como también al público en general.

La capacidad de infiltración, es la cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones, valor que es variable en el tiempo en función de la humedad del suelo, el material que conforma el suelo y la mayor o menor compactación que tiene el mismo. La capacidad de infiltración está determinada por la intensidad de lluvia y se denomina velocidad de infiltración (relación entre la lámina de agua que se infiltra y el tiempo en que tarda en hacerlo). Existen muchos métodos para medir la capacidad de infiltración, de los cuales se pueden destacar los infiltrómetros de cilindro o de inundación, tanto simple como doble anillo; infiltrómetro de tensión; infiltrómetro de tubo, entre otros.

En la Figura N° 1 se presenta el proceso metodológico seguido para la elaboración del mapa de Infiltración del Ecuador Continental. En los numerales 2.1, 2.2, 2.3 y 2.4 se hace una explicación más extensa de cada uno de los componentes del flujo metodológico aquí expuesto.

Figura N° 1. Flujo Metodológico

ÍNDICE DE DESVIACIÓN DEPRECIPITACIÓN

CALCULO DE VELOCIDAD DEINFILTRACIÓN BÁSICA

EJECUCIÓN DE PRUEBASDE INFILTRACIÓN

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓNCARTOGRAFÍA BASE IGMCARTOGRAFÍA TEMÁTICADE SUELO PENDIENTEESTUDIOS RELACIONADOSIMAGENES SATELITÁLES

RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓNEN CAMPO

COMPROBACIÓN DELOS VALORES

MAPA DE PENDIENTEY TEXTURA

MAPA DE INFILTRACIÓN DELECUADOR CONTINENTAL

MEMORIA TÉCNICA

CARACTERIZACIÓNDE TEXTURA DEL

SUELO

CARACTERIZACIÓNDE PENDIENTES

Elaboración: Grupo Técnico Clima e Hidrología MAGAP – IEE

2

2.1 Información Existente

Para el presente estudio se utilizó cartografía tanto analógica como digital a escala 1:50.000 proporcionado por el IGM3 (curvas de nivel, red de drenajes, red vial, centros poblados y urbanos, obras hidráulicas, entre otras), que han sido considerados en este estudio.

La información temática sobre Recursos Naturales Renovables fue tomada de los archivos analógicos y digitales del MAGAP/ CGSIN, la misma que presentó un aporte significativo para la consecución de nuestros objetivos, por lo que fue considerada como base para el desarrollo de este estudio.

Se recopiló y analizó documentos históricos referentes a la temática, pudiendo mencionar como relevante el titulado “Infiltración” Unidad de Hidráulica Universidad Nacional de Colombia Bogotá, Colombia realizado Vélez, J. 2002. Otro documento de importancia es el generado por Gurovich, L. en 1985 Fundamentos y diseño del sistema de riego.

2.2 Caracterización Suelo - Pendiente

Para la determinación de la capacidad de infiltración, como insumo principal se utilizó la textura del suelo y las pendientes, previo a ser categorizadas como se indica en la tabla N° 1 y N° 2, respectivamente.

2.3 Suelo

Empleando la información edafológica contenida en los mapas se obtuvo la textura de los suelos para la zona de estudio; las mismas que fueron reclasificadas tal como se detalla en la tabla N° 1.

2.2.2 Pendiente

Las pendientes fueron obtenidas de la cartografía de suelos - pendiente y se reclasificaron en siete clases, las mismas que son presentadas en la tabla N° 2.

Tabla N° 1. Clasificación de la Textura del Suelo

Elaboración: Grupo Técnico Clima e Hidrología MAGAP – IEE

Elaboración: Grupo Técnico Clima e Hidrología MAGAP – IEE

TEXTURA DEL SUELO CLASE

Arenoso (fina, media, gruesa) Gruesa

Arenoso franco Gruesa

Franco arenoso (fino a grueso) Moderadamente Gruesa

Franco limoso Moderadamente Gruesa

Franco Media

Limoso Media

Franco arcilloso (<35% de arcilla) Media

Franco arcillo arenoso Media

Franco arcillo limoso Media

Franco arcilloso (>35%) Fina

Arcilloso (40-60% de arcilla) Fina

Arcillo arenoso Fina

Arcillo limoso Fina

Arcilloso (>60%) Muy Fina

Tabla N° 2. Clasificación del Relieve

PENDIENTE RANGOMuy fuerte > 70%Fuerte 40 - 70%Media a fuerte 25 - 40%Media 12 - 25%Suave 5 - 12%Muy suave 2 - 5%Plana 0 -2%

2.3 Trabajo de Campo

El sitio seleccionado para la instalación del equipo debe estar libre de fisuras, piedras, raíces, materia orgánica y pisoteo de animales o maquinaria.

El área debe ser representativa bajo consideraciones de variabilidad que se requiere medir, es por ello, que los métodos de campo para su determinación tiene un valor relativo, y representan las características del lugar donde se han realizados las mediciones, los ensayos deben realizarse en los sitios donde se realizó las calicatas por los edafólogos.

Estos registros de mediciones se realizaron utilizando como base una tabla con distintas alturas de agua infiltradas en el cilindro interior, a intervalos periódicos de tiempo.

Las medidas iniciales (tres por cada intervalo de tiempo) fueron realizadas rápidamente en intervalos de tiempo cortos de 5 y 15 segundos, 1 y 5 minutos al comenzar la prueba y luego se alargó a intervalos cada 15 - 30 minutos.

El tiempo de duración de cada ensayo fue variable, considerando que la velocidad de infiltración comience a estabilizarse. Si bien es cierto que el tiempo de duración de cada ensayo no se rige por reglas, pero en este estudio el tiempo necesario fue mayor a dos horas.

En cada ensayo se determinaron las siguientes velocidades:

3Instituto Geográfico Militar

3

Tabla N° 3.Valores relativos de permeabilidad.

Velocidad de infiltración media. Es la infiltración acumulada en un período de tiempo, dividido por ese período de tiempo.

V ht

V.I.B. ht

Velocidad de infiltración básica. Es cuando la velocidad de infiltración instantánea se vuelve constante, obteniendo el coeficiente de permeabilidad. K (cm/sg.).

2.4 Recopilación y Tratamiento de Información Secundaria.

El programa SIGTIERRAS4 proporcionó una base de datos con ensayos de infiltración realizados con el método del mini disco en unidades de pendiente menores al 40% y método de doble anillo tipo Muntz. Los resultados están expresados en forma de tasa de infiltración, por lo que fue necesario convertirlos a unidades de coeficientes de permeabilidad (cm/sg) y así contar con un base de datos homogenizada.

2.5 Modelo para el Coeficiente de Permeabilidad

Mediante el contraste de las capas textura – pendiente, se pudo clasificar a los suelos por su grado de permeabilidad, utilizando la clasificación de valores relativos que se muestra en la tabla N° 3.

Fuente: Terzaghi K. y Peck R. (Mecánica de suelos en la ingeniería práctica)

4Sistema Nacional de Información y Gestión de Tierras Rurales e Infraestructuta Tecnológica

CODIGO PERMEABILIDAD COEFICIENTEK(cm/s) SUELOS

MP MUY PREMEABLE > 10¯¹arena, arena muy fina,

arena fina, areno francoso, arena media, arena gruesa

P PERMEABLE 10¯¹ - 10¯³franco, franco arenoso, franco limoso, limoso

PP POCO PERMEABLE 10¯³ - 10¯ ⁵Franco arcillo arenoso, franco arcillo -limoso

I IMPERMEABLE 10¯⁵ - 10¯ ⁷ franco arcilloso, arcillo - arenoso, arcillo - limoso

MI MUY IMPERMEABLE < 10¯ ⁷ arcilloso

El resultado de la delimitación de estas zonas fue complementado con los resultados de las pruebas de infiltración realizadas en campo. De la tabla anterior se deduce que: “MP” corresponde a una zona muy permeable, “P” a una zona permeable, “PP” a poco permeable, “I” impermeable y “MI” a zonas muy impermeable.

ANÁLISIS Y RESULTADOS

Haciendo uso de la metodología planteada, se lograron delimitar aquellas zonas con diferentes capacidades de infiltración. En la figura N° 2 se presenta el mapa de Coeficiente de Permeabilidad del Ecuador Continental.

Figura N° 2. Mapa de Infiltración

QUITO

GUAYAQUIL

CUENCA

AMBATO

MACHALA

LOJA

IBARRA

RIOBAMBA

NUEVA LOJA

PORTOVIEJO

TULCÁN

LATACUNGA

SANTO DOMINGO

MACAS

ESMERALDAS

AZOGUES

SANTA ELENA

PUYO

TENA

GUARANDA

BABAHOYO

PUERTO FRANCISCO DE ORELLANA

ZAMORA

PASTAZA

MANABÍ

NAPO

LOJA

ORELLANA

GUAYAS

SUCUMBÍOS

MORONA SANTIAGO

AZUAY

ESMERALDAS

PICHINCHA

EL ORO

LOS RÍOS

COTOPAXI

ZAMORA CHINCHIPE

CARCHI

BOLÍVAR

CAÑAR

CHIMBORAZO

IMBABURA

SANTA ELENA

TUNGURAHUA

GUAYAS

Río Napo

Río Daule

Río Curaray

Río Pastaza

Río Tip

utini

Río San Miguel

Río Aguarico

Río Cononaco

Río Vinces

Río Coc

a

Río

Zam

ora

Río Upano

Río

Que

vedo

Río Putumayo

Río Bobonaza

Río

Sun

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Río Quijos

Río Eno

Río Palora

Río Bueno

Río Esmeraldas

Río Conambo

Río

Gua

yas

Río Guayllabamba

Río Cuyabeno

s/n

Río Tiv

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Río

Anz

u

Río Babahoyo

Río Cangaime

Río Payamino

Río Blanco

Río

Cat

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Río

Man

gosi

za

Río C

ayapas

Río S

antiago

Río Quindigua

Río Jivino

Río Tena

Río

Due

Río Yaupi

Río

Nam

ango

s a

Estero Grande

Río Jivino Rojo

Río San Pablo

Río Chone

Río Mataje

Río

Jat

unya

cu

Río

Hol

lín

Río Volcan

Río Taura

Río Aucayacu

Río Yanayacu

Río Jubones

Río Bomboiza

Estero Bajén

Río Shushufindi

Río Oyacachi

Río

Lul

ú

Río

Pus

iño

Río Jivino Verde

Río Toachi

Río M

ira

Río Cañar

Río Verde

Río Misahuallí

Río San

Juan

Río Yas

uní

Estuario De C

ojimíes

Río S

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Río

Mor

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Río B

aba

Río M

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les

Río Tambillo

Río Muisne

Río Yaguachi

Río Brazo Largo

Río Tintos

Río Cushuimi

Río Indillana

Río Mandi

Río Tu

papis

hco

Río Jatunrutunuyacu

Río C

hongón

Estero Guajabal

Río Candue

Estero Soledad

Río Huimbi

Estero Carrizal

Estero Gavilancito

Río Najurunguito

Estero El Ceibo

Río Zap

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Río Yacuambí

Río Naranjal

Este

ro S

anta

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Río Pisurí

Río Pangua

Río P

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Río Napo

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Río

Zam

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Río

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Estero Salado

s/n

s/n

Río Napo

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Río Aguarico

Río Napo

Río Napo

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Río B

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Río Santiago

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Río Daule

Río B

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Río Pastaza

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Río Aguarico

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Río Pastaza

Río

Tip

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Río

Napo

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Río Zamora

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Río B

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Río Tiputini

600000

600000

750000

750000

900000

900000

1050000

1050000

9450

000

9450

000

9600

000

9600

000

9750

000

9750

000

9900

000

9900

000

1005

0000

1005

0000

1°30'0"N 1°30'0"N

0°0'0" 0°0'0"

1°30'0"S 1°30'0"S

3°0'0"S 3°0'0"S

4°30'0"S4°30'0"S

75°0'0"W

75°0'0"W

76°30'0"W

76°30'0"W

78°0'0"W

78°0'0"W

79°30'0"W

79°30'0"W

81°0'0"W

81°0'0"W

ECUADOR CONTINENTAL - MAPA DE INFILTRACIÓNECUADOR - ESCALA: 1:1.000.000

SÍMBOLOS CONVENCIONALESDrenajes PrincipalesCiudades PrincipalesCuerpo de aguaLímite Provincial

OCÉ

ANO

PAC

ÍFIC

O

PERÚ

COLOMBIA

SANTO DOMINGO DE LOSTSÁCHILAS

Infiltración

Muy Impermeable

Impermeable

Poco permeable

Permeable

Muy permeable

No aplicable

Sin Información

N

Elaboración: Grupo Técnico Clima e Hidrología MAGAP - IEE

4

Figura N° 3. Clases de Infiltración a nivel nacional.

Elaboración: Grupo Técnico Clima e Hidrología MAGAP - IEE

MUY PERMANENTE1096,9 Km2

MUYIMPERMEABLE

IMPERMEABLE

40900,5 Km2

34084,3 Km2

SIN INFORMACIÓN94315,4 Km2

NO APLICABLE16101,7 Km2

POCO PERMEABLE11255,8 Km2

PERMEABLE51228,6 Km2

4. CONCLUSIONES

Las pruebas de infiltración se realizaron en sitios con pendientes menores al 40 %.

El Proyecto Nacional SIGTIERRAS realizó los ensayos de infiltración con el equipo de doble anillo concéntrico (tipo Muntz), en zonas de difícil acceso SIGTIERRAS realizó las pruebas con infiltrómetro de minidisco.

Los resultados obtenidos de las pruebas se encuentran dentro de los parámetros más confiables, lo cual significa que la utilización del infiltrómetro clase Muntz fue el más adecuado.

Se llegó a entender de una manera real y práctico la importancia de pruebas de infiltración en las diferentes clases de suelo.

Los resultados de los valores de infiltración son de gran interés, tanto en las valoraciones medio ambientales como en los proyectos de regadío.

Conocer la capacidad de infiltración de un suelo determina que indirectamente podamos conocer la cantidad de agua que se pierde por escorrentía y el agua que recarga los estratos del suelo que pueden ser utilizados por las plantas.

5. RECOMENDACIONES

Se debe realizar pruebas de infiltración en suelos con pendientes mayores al 50%, buscando un método que se pueda utilizar a estas condiciones topográficas y edáficas particulares.

Utilizar el presente trabajo con el fin de conocer las zonas de permeabilidad y capacidad de infiltración en los territorios administrados por las diferentes instituciones del Estado ecuatoriano: Gobiernos Seccionales, Organismos no Gubernamentales y personas naturales en general, que se dedican a la planificación, desarrollo urbano y planificación del uso de la tierra (planificación territorial).

Realizar estudios a detalle, empleando cartografía de suelos y pendientes de escalas no inferiores a 1:10.000, lo cual permitirá tener mayor precisión en la delimitación de zonas de permeabilidad

Establecer políticas, directrices y lineamientos para actualizar los estudios realizados y proponer nuevas investigaciones.

Zona Muy Permeable.- Potencial de escurrimiento bajo. Suelos que tienen alta capacidad de infiltración aunque estén completamente húmedos: principalmente arenas y gravas muy bien ordenadas. Estos suelos tienen altos valores de Coeficiente de Permeabilidad.

Zona Permeable.- Suelos que tienen capacidades de infiltración moderadas cuando están completamente húmedos: generalmente suelos moderadamente profundos y buen drenaje, con texturas superficiales medias a finas (francos, limosos). Están caracterizados por tener velocidades medias (10x10-1 - 10x10-3 cm/sg.) de transmisión de agua.

Zona Poco Permeable.- Suelos que tienen capacidades de infiltración moderadas cuando están completamente húmedos: generalmente suelos moderadamente profundos y buen drenaje, con texturas superficiales medias a finas (francos, limosos). Están caracterizados por tener velocidades medias (10x10-3 - 10x10-5 cm/sg.) de transmisión de agua.

Zonas Impermeable.- Suelos que se expanden significativamente cuando se humedecen, suelos que no drenan bien (arcillo-limosos, arcillo-arenosos). Estos suelos tienen una velocidad de transmisión del agua muy baja. La contracción y el agrietamiento son menos pronunciados que en los suelos muy impermeable.

Zona Muy Impermeable.- Son suelos en que la velocidad de infiltración es muy lenta a nula (menores a 0.0000001 cm/sg), son suelos arcillosos o que contienen más del 60% de arcilla. Son suelos mal drenados. Cuando se seca, el suelo se agrieta muy severamente.

En la figura N° 3 se muestra las diferentes zonas por cada clase de infiltración, con su respectiva área a nivel nacional.

5

6. BIBLIOGRAFÍA

Demorales Florent. Cartografía de Riesgos y Capacidades en el Ecuador. Diagnóstico previo a planes de intervención de las ONGs. Quito, Agosto 2001.

Gurovich, L. (1985). Fundamentos y diseño del sistema de riego. Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (CIIA). Primera Edición, San José Costa Rica. pag. 143-168.

I.G.M. (s.f.). Cartas topográficas a escala 1:50000. Quito, Pichincha, Ecuador.

MAGAP - IEE. (2012). Metodología para el proyecto Generación de Geoinformación para la Gestión del Territorio a Nivel Nacional. Componente Clima, Hidrología y Amenazas Hidrometeorológicas. Quito, Pichincha, Ecuador.

Pierre Pourrut. 1995. El Agua en el Ecuador. Volumen 7. Colegio de Geógrafos del Ecuador. Quito.

Poveda Juan. Vulnerabilidad del Sector Agropecuario del Ecuador a los Riesgos Naturales. Unidad de Gestión Ambiental del Ministerio de Agricultura y Ganadería. Quito, 1995.

SENPLADES. (2013). Plan Nacional para el Buen Vivir 2013 - 2017. Quito, Pichincha, Ecuador.

Vélez, J. (2002). Infiltración, Unidad de Hidráulica Universidad Nacional de Colombia Bogotá, Colombia.