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Tema 5. Erosión hídrica. Evaluación con la USLE.

OBJETIVOS

En este tema se enseña a calcular el valorde cada uno de los factores presentes en laUSLE manejando las ecuaciones y tablascorrespondientes.

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Tema 5. Erosión hídrica. Evaluación con la USLE.

A = R x K x L x S x C x P tn/ha/año

1. Factor R, lluvia

2. Factor K, suelo

3. Factor LS, topográfico

4. Factor C, cultivos y vegetación

5. Factor P, prácticas de conservación

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Factor R

Factor muy complejo de calcular. Además se necesitan muchos datosque normalmente no están disponibles. Sólo trabajan con estaecuación los especialistas que utilizan casi siempre datos deestaciones pluvimétricas propias.Existe numerosas opciones alternativas. Mucho más fáciles de operarcon datos mas asequibles pero con peores resultados aunquenormalmente de suficiente precisión.

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El antiguo ICONA (Instituto para la Conservación de la Naturaleza delMinisterio de Agricultura) ha calculado para la Península Ibérica unasecuaciones para sustituir a la R=EI30 de Wischhmeier y Smith que conunos datos mas sencillos obtienen unos resultados similares.Establecen tres ecuaciones dependiendo de la zona geográfica.Numero e. Definicion, es el unico numero real cuyo logaritmo natural es1; ln e = 1.

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Mapa de isolineas de agresividad de la lluvia (factor R según el ICONA)para una parte de Andalucía Oriental

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Representación esquemática del valor R para la Península Ibéricasegún el factor R del ICONA.

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Las ecuaciones del ICONA corren en un ordenador personal y sepueden obtener los datos necesarios de manera automática. En estecaso MR (precipitación media en milímetros de octubre a mayo) yPMEX (precipitación del mes más lluvioso)

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Datos correspondientes al factor F24 que representa el valor medio delos coeficientes entre la lluvia máxima en 24 horas de cada año,elevada al cuadrado, y la suma de las máximas en 24 horas de todoslos meses de ese mismo año.

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Con los datos de MR, PMEX y F24 se puede calcula el valor de Rpara toda la zona central (zona 1) de la Península Ibérica.

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Los valores de R para cada estación pluvigráfica se representan en unsistema de representación geográfica (GIS) el cual calcula los valoresde R en las zonas intermedias a partir de los valores de las estacionespróximas.

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Indice de agresividad de Fournier: R = p2 / P

Siendo “p” la precipitación (en mm) del mes más lluvioso

“P” la precipitación (en mm) anual

Indice FAO/UNESCO (adaptado de Arnoldus)

R = f (Σ p2/P)

Siendo “p” la precipitación (en mm) de cada mes

“P” la precipitación (en mm) anual

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Para el calculo del factor R existen unos índices muy sencilllos demanejar que ofrecen buenos resultados. Hoy día el Índice de Fournierha sido sustituido en la gran mayoría de los estudios por el ÍndiceFAO/UNESCO

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Los índices para el cálculo del factor R han de ser capaces de reflejarla torrenciabilidad de las lluvias de un determinado clima. Para lasprecipitaciones de Granada de un año representativo (461,6 mm) elíndice FAO resultante es 53,0. Si suponemos que la cantidad de lluviaes la misma pero que las precipitaciones se encontrasenuniformemente repartidas a lo largo del año (que sería el caso del climamenos erosivo) el factor R según el índice FAO sería de 38,3. Si nosvamos al extremo opuesto en el que toda la lluvia se concentraría enun solo mes (clima de máxima agresividad) R=462; si las lluvias siguensiendo muy contrastadas y se concentran en dos meses R=231 y sisiguiera tratándose de un clima torrencial con el periodo de lluviasreducido a tres meses R sería siendo muy alto, de 191,9. Parece puesque el índice FAO si es adecuado para reflejar la agresividad de lalluvia.

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Factor K

El factor K, suelo, se calcula mediante esta ecuación.Para su resolución la ecuación puede ser introducida en la hoja decálculo de un ordenador (tipo Excel). Para el cálculo de los parámetrosestructura y permeabilidad se utilizan los valores representados en lapantalla siguiente.Per también se puede calcular el factor K mediante las gráficas que semuestran en la siguiente pantalla.

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1 Migajosa y granular muy fina2 Migajosa y granular fina3 Migajosa y granular media a gruesa4 Otras

Para el cálculo del factor K se puede utilizar este gráfico. En la gáficade la izquierda se utilizan datos texturales y de materia orgánica paraobtener un valor aproximado de K, el cuál se afina pasando al gráficode la derecha en el que se manejan valores de estructura y depermeabilidad.

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0,38

0,40

Primero se trabaja con la gráfica de la izquierda.Se parte de la fracción granulométrica mas erosionable, los limos más la arena muyfina. Se busca este % en la escala vertical de la izquierda; a partir de este valor (65%en este ejemplo) se traza una línea horizontal y se busca el punto de cruce de estalínea con la curva que represente el porcentaje del resto de las arenas de nuestrosuelo (líneas inclinadas que desde el extremo superior izquierdo van descendiendo).A partir de este punto de cruce de la linea de limos+arenas muy finas y la línea delresto de la arenas (5%) se traza una línea vertical que cruza a las líneas querepresentan los contenidos en materia orgánica (líneas inclinadas que van desde elextremo inferior izquierdo hacia arriba); se busca el punto de cruce de la líneavertical con la del porcentaje de materia orgánica que tiene nuetro suelo (2,5%; lalínea que representa el 6% en realidad quiere decir el 6% o mayor) y a partir de él setraza una horizontal hacia la derecha que cruzará el lado vertical derecho de lagráfica en un punto que nos dará el valor aproximado de K (0,38).Para ajustar este valor provisional de K prolongamos la última línea trazada hastaque entre en la gráfica de la derecha. Buscamos su punto de cruce con la línea querepresenta el valor de la estructura (línea 2, en el ejemplo), a partir de ese puntotrazamos una línea vertical que cortara a las líneas de permeabilidad, buscamos elvalor de permeabilidad de nuestro suelo (4 en el ejemplo), que si no nos lo danpodemos deducirlo a partir de la textura usando la grafica de la pantalla siguiente, yen el punto de cruce trazamos una horizontal y el punto de cruce con la escala dellado izquierdo del gráfico nos dará el valor definitivo de K (0,40 en este ejemplo).

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Arcillas 18%Limos 46%Arenas 36%

Los valores de permeabilidad o conductibilidad hidraulica se calculande una manera aproximada en este diagrama triangular.

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En esta tabla se resumen algunos valores representativos de K paradistintas textura y contenidos de materia orgánica.Se observa como al aumentar el contenido en materia orgánicadisminuye el valor de K (y por tanto la erosión).

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Los valores de K más altos se presentan en suelos de texturas limosasy arenosas finas (suelos muy erosionables) y los valore más bajos sonpara los suelos arenosos (de arena gruesa)

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Factor LS

Los factores longitud de la pendiente e inclinación se calculan medianteestas dos fórmulas, que normalmente se combinan en una sola querepresenta el factor topográfico en conjunto.Se puede introducir estas ecuaciones en una hoja de cálculo de unordenador o trabajar de una manera gráfico en la siguiente pantalla.

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L 100mS 10%

2,4

Se parte del valor de la longitud representado en el eje de abcisas (100,en el ejemplo), se traza una vertical en este punto y se busca el puntode cruce con las líneas inclinadas que representan los valores de lasinclinaciones (10% en este caso), a partir de este punto se traza unahorizontal y ya no hay más que leer el valor correspondiente al crucede esta línea horizontal en la escala vertical de la izquierda (2,4 en esteejemplo).

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0,12

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x 167

6

0,8

x 7,5S

S =

0,5

y 40

%; L

= ct

e =

80 m

L

L =

10 y

600

m; S

= ct

e =1

0%

¿Quién tiene mayor repercusión en el valor final del factor topográfico,la longitud o la inclinación?.En este ejemplo, en rojo se mantiene constante la logitud (80 metros) yal variar la inclinación del 0,5% al 40% el factor topográfico resultantepasa a ser de 0,12 a 20 (una variación pues de hasta 167 veces); simantenemos ahora constante la inclinación (10%, lineas violetas) yhacemos variar la longitud de la pendiente desde 10 a 600 metros, elfactor topográfico resultate sólo varía de 0,8 a 6, es decir una variaciónde sólo x7,5.Por tanto el factor inclinación de la pendiente tiene mucha másinfluencia en la erosión producida que el factor longitud.

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Escuadra (45º, 45º y 90º triangulo isósceles; inclinación del 100%).Cortado, terraplen, cuneta, escarpe, inclinaciones superiores al 1000%

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19 m

50 m

38 %

3 %

Casos prácticos de inclinaciones.

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40 %

12 %

1.000%

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4 % 14 %26 %

60 %

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8 %

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85 %85 %

16 %16 %

20 %20 %

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Factor C

El factor C puede variará desde 0,001 a 1,0 por tanto con unarepercusión que puede modificar el valor final de erosión en mil veces.Es pues, un factor decisivo.

Un suelo con vegetación natural bien desarrollada apenas presentaráerosión por muy abrupto que sea el paisaje.

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Hay que tener en cuenta varios tipo de vegetacion (arborea, hierbasaltas, matorral y en contacto con el suelo) con efectos frente a laerosión distintos. Hecho que se ha de tener a la hora de hacer loscáculos si queremos que los resultados sean precisos.

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Tabla de evaluación del factor C teneindo en cuenta distintos tipos devegetaciones.

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Tabla de evaluación del factor C propuesta por la FAO paravegetaciones naturales.

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Cultivos de secanoTrigo / avena 0,38Trigo / barbecho 0,44Trigo / garbanzos 0,60Trigo / cebada 0,57Trigo / girasol 0,55Trigo / habas 0,31Trigo / remolacha 0,29Cebada / girasol 0,63Cereal / cereal 0,31Cereal / barbecho 0,40Cereal / girasol 0,70Algodón / algodón 0,14

Olivar 0,40Viñedo 0,54Almendro 0,54

Cultivos de regadioAlgodón / algodón 0,29Algodón / trigo 0,17Algodón / remolacha 0,21Algodón / maíz 0,51Algodón / girasol 0,49Maíz / maíz 0,53Maíz / remolacha 0,45Tabaco / tabaco 0,53Cereal / girasol 0,36Patata / girasol 0,36Patata / sandia 0,36Arroz / arroz 0,04Hortalizas 0,04

Olivar 0,40

Valores del factor C para los suelos andaluces

Tabla propuesta por la Junta de Andalucía para los cultivos másfercuentes de la región.

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Casos prácticos de recubrimientos (las imágenes deberíancorresponder a vistas verticales, si no los recubrimientos salensobrevalorados).

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Factor P

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Valores usuales de actuación para cada factor

R 20-600 x30

K 0,02-0,8 x40

LS 0,1-30 x300

C 0,005-1 x200

P 0,1-1 x10