Sistemas de información geográfica para la evaluación de laerosión hídrica en el yacimiento Aguada Baguales (Neuquén)

Saad, Andrea a; Marizza, Marta b

(a)Escuela Superior de Salud y Ambiente, Universidad Nacional del Comahue.(b)Facultad de Ingeniería. Universidad Nacional del Comahue.

C/ Buenos Aires 1400, 8300. Neuquén, Argentina.

RESUMENEl crecimiento de la actividad de hidrocarburífera, en Neuquén, ha provocado la intensificación

de la desertificación. El yacimiento Aguada Baguales, con alrededor de 140 pozos, presenta proce-sos erosivos hídricos activos. En este trabajo se presenta una metodología para evaluar el riesgode erosión hídrica y pérdida de suelo, basado en la ecuación de MUSLE, a partir de informaciónintegrada en un sistema de información geográfica. El resultado muestra la utilidad de la tecnologíaSIG como herramienta de análisis, y evaluación de la erosión hídrica de los suelos.

Palabras clave: erosión hídrica, sistemas de información geográfica

ABSTRACTThe growth of oil activity, in Neuquen province, has caused the increase of the desertification.

Aguada Baguales field, with about 140 wells, it presents water erosive processes. In this paper, amethodology is presented to evaluate the risk of water erosion and soil loss, based on the empiricequation MUSLE, beginning from digital data format at the moment available, integrated in a Geo-graphic Information System. The preliminary results demonstrate the utility of SIG technology as atool analysis to evaluate and represent space distribution of water erosion.

Keywords: water erosion, geographic information system.

TELEDETECCIÓN - Hacia un mejor entendimiento de la dinámica global y regionalEd. Martin, 2007, ISBN: 978-987-543-126-3

vincia, en las que las precipitaciones son esca-sas, pero cuando se originan lo hacen con granintensidad dando lugar a fenómenos de erosiónhídrica muy importantes, pudiendo afectar lasconducciones y generando un riesgo de conta-minación.

El yacimiento Aguada Baguales, ha llegado aimplantar más de 140 pozos (petróleo y gas),baterías, colectores de campo, plantas de agua,acueductos, líneas de conducción, etc., queimplican en cada uno de los casos la extracciónde la cobertura vegetal y con esto el soporte delsuelo, situación que acelera aún mas los proce-sos erosivos presentes en la zona.

Surge entonces, la necesidad de efectuar unaestimación de la degradación de los suelos,como primer paso para el estudio de una futuraplanificación del manejo de los mismos. Paraello, se utilizan las herramientas de un SIG quepermiten analizar, vincular y realizar numerosasoperaciones con información georeferenciadaactualmente disponible.

IntroducciónEn los últimos años la actividad relacionada

a la extracción de hidrocarburos ha crecido rá-pidamente en la provincia de Neuquén. Si bienson recursos vitales para el desarrollo de la hu-manidad, también es cierto que las actividadesrelacionadas son generadoras de impactos am-bientales significativos.

Cuando se selecciona un sitio de perforación,se procede a la construcción de la locación, lacual ocupa una superficie de aproximadamente1 ha e implica el desmonte total de la vegeta-ción de dicha área, con el agregado de una capade 30 cm. de material calcáreo y la compacta-ción que sirve para dar soporte a los equipos deperforación.

Además de la construcción de la locación,cada perforación implica la apertura de un ca-mino de acceso a la misma y el tendido de unalínea de conducción hacia un colector de cam-po o batería. Gran parte de los yacimientos seubican en zonas áridas o semiáridas de la pro-

193

t : duración de la precipitación, a, b y c sonparámetros dependientes del tiempo de retornoo recurrencia

TR

El modelo meteorológico adopta hietogramasacumulados generados a partir del modelo deprecipitaciones intensas, para una duración de4 horas, para las recurrencias Tr ; 2, 5,10, 25,50y 100 años.

La aplicación del modelo HEC-HMS se basaen un modelo de cuenca obtenido a partir delGeo-HMS sobre la base del MDT, considerandopara el cálculo cada cuenca de manera inde-pendiente, para las pérdidas de precipitaciónadopta el método de CN, y para la transforma-ción de lluvia- caudal, el hidrograma unitario delSCS. No se considera flujo base, puesto queinteresa conocer el flujo superficial, que aportael mayor volumen de escorrentía.

Los valores del coeficiente K de erodabilidaddel suelo se obtienen a partir de datos de textu-ra y materia orgánica, (Wischmeier y Smith,1978).

El factor LS, que incluye el efecto combinadode longitud y gradiente de pendiente, se ha ob-tenido según, Wischmeier (1978):

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡ ∗+∗+∗⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

=613,6

043,030,043,0

1,22

23,0

ss

LS

λ

(4)

Siendo λ longitud estimada de la pendienteuniforme (m),

s

, pendiente media del área deaporte (%).

Los valores de C, se estiman en función de lacobertura vegetal, ponderando respecto a lasuperficie de la cuenca, a partir de Wischmeier(1978).

Resultados y DiscusiónLa metodología fue aplicada al área compren-

dida dentro del yacimiento Aguada Baguales,inmerso en un ecosistema árido, con precipita-ciones anuales inferiores a los 200 mm pero coneventos de gran intensidad y corta duración(hasta 4 hs).

Las especies vegetales y faunísticas presen-tes, son las correspondientes a las provinciasfitogeográficas del monte y patagónica (estepaarbustiva).

Los suelos son del tipo franco arenosos y roca(INTA, 2000). Los terrenos aflorantes más anti-guos corresponden al Grupo Neuquén, y estánconstituidos por rocas de color rojizo, de litolo-gía areno arcillosa y de edad Cretácico Supe-

Materiales y MetodologíaLa estimación de la producción de sedimen-

tos para un evento de precipitación puede obte-nerse a partir de la aplicación de la ecuaciónuniversal de perdida de suelo. Según Willians yBerndt (1997):

(1)

Siendo:

Y

: Sedimentos producidos por una tormenta(ton)

V : Volumen de escorrentía (m3)Qp : Caudal máximo o caudal pico (m3/seg)K : Factor de erodabilidad del suelo (ton hr/

N ha)Ls : Factor topográficoC : Factor de cultivo y manejo de sueloP : Factor de prácticas de control de la ero-

siónEsta ecuación (EUPSM) puede utilizarse para

obtener la producción de sedimentos en unacuenca hidrográfica. Según Almorox et al.(1994), para obtener la perdida anual, se debenagregar todas las tormentas del año.

Entonces, para el computo de la producciónde sedimentos anual se utiliza la ecuación deSimons et al. (1992):

( )( )

2102550100

2102550100

4,006,002,001,001,0

4,006,001,001,001,0

VVVVV

YYYYYVa

As

++++++++

= (2)

As : Producción de sedimentos anual (ton)Va : Producción anual promedio de escorren-

tía (m3)2,10,25,50,100, =iYi : Producción de sedimen-

tos para los i años de recurrencia2,10,25,50,100, =jVj : Escorrentía para los j

años de recurrencia.La metodología propuesta consiste en utili-

zar un SIG para vincular un modelo hidrológico(HEC-HMS) y el modelo de producción de sedi-mentos EUPSM.

La información base necesaria consiste en unModelo Digital del Terreno (MDT), a partir delcual se pueden obtener parámetros de relieve ymapas de cobertura y uso del suelo.

El modelo HEC-HMS y la extensión GoeHMSson utilizados para delinear las cuencas hidro-gráficas y calcular la escorrentía y Arc View(2000) para crear, analizar, integrar y manipu-lar toda la información georeferenciada.

El modelo de precipitaciones intensas adop-tado corresponde al desarrollado por Rapacioliy Marizza (1996) para la región del Alto Valledel Río Negro:

194

Fig 1. Erosión hídrica en el yacimiento

La geomorfología, como se muestra en la Fi-gura 1, esta caracterizada por un relieve mese-tiforme con superficies topográficas escalona-das y se presentan zonas escarpadas que dana lugar a la presencia de procesos hídricos ac-tivos.

Fig 2. Imagen LANSAT TM, de Neuquén y RíoNegro

Desde ArcView, utilizando la extensiónGeoHMS a partir del MDT (USGS, de 90 m.),coordenadas: Gauss Kruger – WGS 84, y de laimagen satélite de Figura 2, se han delimitadolas dos cuencas hidrográficas dentro de las cua-les se encuentra el mayor número de pozos delyacimiento (Fig.3).

Se determinaron además los parámetros delas cuencas que se presentan en la Tabla 1.

Tabla 1. Parámetros de las cuencas

Cuencas C1 C2 A (km2) 78.98 16.85

I (%) 0.97 2.85 Tc(hs) 3.57 1.32

CN 85 90 Lc (Km) 17287 8183

Siendo A: área de las cuencas, Lc: longituddel cauce principal, I: pendiente media del mis-mo, y Tc: tiempo de concentración obtenido apartir de la ecuación del California Culverts Prac-tice (1942):

(4)

Fig 3. Delimitación de cuencas hidrográficas

Los valores de CN para cada cuenca se ob-tienen a partir de los dados para áreas aluvio-nales semiáridas (Fernández, P., 1980) consi-derando la condición media de humedad en elsuelo.

El modelo de precipitaciones intensas adop-tado se muestra en la Tabla 2 y los resultadosde la aplicación del modelo HEC-HMS en laTabla 3.

Tabla 2. Hietogramas acumulados- tormenta de4hs.

TR (años) 1 h 2 h 3 h 4h 2 8.2 19.1 20.4 21 5 14.4 35.5 37.4 39

10 18 44.5 48 50 25 21.8 55.7 60.8 64 50 25.5 65.2 71.2 75 100 28 73.9 80.7 85

rior. Los afloramientos más importantes de esteGrupo corresponden al Miembro Portezuelo yPlottier.

195

385,0

3

954,0⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=H

Lc

Tc

La cantidad de sedimentos producidos a lasalida de las cuencas para cada recurrenciaconsiderada se muestra en la Tabla 4.

Tabla 4. Producción de sedimentos en T

C1 C2 T

Y (ton) Y (ton)

2 1644.60 3598.86

5 16807.84 17829.31

10 27709.02 26097.21

25 48583.48 39586.86

50 65259.07 50083.47

100 81410.31 60001.28

Según los resultados de la Tabla 5, y en rela-ción a la calificación de FAO (1980) se puedeindicar que las cuencas presentan un grado dedegradación moderada

Tabla 5. Producción anual de sedimentos (T/ha/año)

C1 30,74 C2 47,77

Figura 4. Producción anual de sedimentos delas cuencas estudiadas.

ConclusionesLos resultados alcanzados permiten estable-

cer que en la cuenca C2, se observan valoresmayores de producción de sedimentos, debidoen parte, a que el valor de CN es más elevadoen comparación a la cuenca de mayor superfi-cie (C1) a causa de una mayor proporción desuelo rocoso, y también a la mayor pendientemedia del cauce principal que favorece la esco-rrentía superficial contribuyendo al transporte desedimentos. Estos sedimentos transportadosson finalmente depositados en la parte inferiordel sistema de cuencas.

Las precipitaciones intensas que se originanen la región movilizan grandes cantidades desedimentos y no solo cambian la fisonomía dela zona, sino que además pueden afectar lí-neas de conducción de hidrocarburos y otrasinstalaciones asociadas, con el potencial riesgode contaminación.

Aunque la superficie ocupada por pozos deexplotación, dentro de las cuencas de estudio,es solamente del orden del 1% con respecto ala superficie total, la actividad antrópica contri-buye también a la erosión y podría inferirse delos resultados obtenidos que el avance del de-sarrollo hidrocarburifero y la ausencia de medi-das concretas para el control de la erosión po-drían incrementar los procesos erosivos en lazona a un alto grado de erosión del área.

Como recomendación, se debería analizar laposibilidad de implementar una cuenca experi-mental en la que pudiera medirse la producciónde sedimentos, con el fin de ajustar las ecua-ciones utilizadas.

ReferenciasAlmorox, J., de Antonio R., Saa A., Díaz M.C.,

Gascó J.M., 1994. Metodos de estimaciónde la erosión hídrica. Madrid. Ed. AgricolaEspañola S.A. p.152.

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INTA, 2000. Atlas de Suelos.FAO. Evaluación de la degradación de tierras

en zonas áridas.

196

Tabla 3. Resultado de la aplicación del modelohidrológico HEC-HMS

Simons D. B., Fuat Sentürk, (1992). SedimentTransport Technology. Water and SedimentDynamics. Water Resources Publicationes,P.O. Box 2841, Littleton, Colorado, USA.

Willians J.R., Berndt H.D., (1997). SedimentYield Prediction Based on Watershed Hydro-logic. Transactions of the ASAE. vol 20 (6),1100-1104.

Wischmeier, W.H., Smith D.D.,(1978). Predic-ting rainfall erosion losses: A guide to con-servation planning. USDA. Handbook Nº 537

FAO, 1980. Metodología provisional para la eva-luación de la degradación de los suelos.Roma.

Fernández, P.; Segerer, C.; Fernández, J.M.;Segerer, E.C. ;Delgado, S.C.; Buk,E.M.(1980) Estudio hidrológico de cuencasaluvionales en la Provincia de Neuquén ycurvas generalizadas para el cálculo hidráu-lico de estructuras viales.

Instituto Nacional de Ciencia y Técnica Hídricas(INCyTH). Subsecretaría de Recursos Hídri-cos de la Provincia del Neuquén, 48p.

Rapacioli R., Marizza M., (1996). Determinaciónde un modelo de precipitaciones intensaspara la región del Alto Valle del Río Negro ycurvas de caudal – área – frecuencia en lazona de meseta al Norte de la ciudad deCipolletti. Facultad de Ingeniería, UNCo.

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