UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
TÍTULO ORIGINAL: “MODELAMIENTO DE EROSIÓN DEL SUELO ANTE EVENTOS CLIMÁTICOS EXTREMOS EN LA MICROCUENCA CHANCOS” TÍTULO A SUGERENCIA DEL JURADO: “MODELAMIENTO DEL RIESGO DE EROSIÓN DEL SUELO ANTE UN EVENTO DE PRECIPITACIÓN EXTREMA (FENÓMENO DEL NIÑO) EN LA ZONA AGRÍCOLA DE LA MICROCUENCA CHANCOS ” PROYECTO DE TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO AMBIENTAL
Autor: BACHILLERES: DE LA CRUZ MORALES JHON EDWIN FLORES COLETO REYNALDO DAVID
Asesores: ING. RAFAEL FIGUEROA TAUQUINO ING. HELDER EDEGARDO MALLQUI MEZA HUARAZ, MARZO DEL 2011
1. INFORMACIÓN GENERAL 1.1. Título: “Modelamiento
del riesgo de erosión del suelo ante un evento de precipitación
extrema (Fenómeno del Niño) en la zona agrícola de la Microcuenca Chancos” . 1.2. Autores: Bachiller Flores Coleto Reynaldo David. Bachiller. De La Cruz Morales Jhon Edwin 1.3. Asesores: Ing. Rafael Figueroa tauquino Ing. Helder Edegardo Mallqui Meza 1.4. Tipo de Tesis o Investigación Según Naturaleza, Profundidad y/o Alcance: Descriptivo. Según Propósitos o Aplicación: Aplicado.
2. MARCO TEÓRICO EROSIÓN DEL SUELO La erosión del suelo se produce por la desagregación y transporte de sus partículas por diversos agentes erosivos, principalmente el agua y el viento, y su acumulación ocurre cuando la energía de estos agentes es insuficiente para continuar con su transporte (Morgan, 1995). Los procesos de erosión, pérdida y acumulación del suelo forman parte de la dinámica natural del medio exógeno terrestre, de tal modo que se habla de perdida de suelo tolerable cuando ésta no supera la tasa de renovación del suelo. En función del agente erosivo se definen los siguientes tipos de erosión: hídrica, eólica, glaciar y antropogénica. Oldeman (1994) estimo en 1996Mha la superficie mundial afectada por procesos de degradación del suelo, siendo la erosión hídrica la más importante, seguida de la erosión eólica. Del total de la superficie degradada, la mayor parte se debe a los procesos de deforestación, sobrepastoreo y actividades agrícolas y en menor medida a la sobreexplotación del suelo y a actividades industriales. Las condiciones meteorológicas y el clima, preparan el material parental para la erosión y la lluvia actúa como el mayor agente para la erosión. La cobertura vegetal, el tipo y las características del suelo, la geomorfología, la geología y los usos del suelo, establecen el grado de propensión del suelo a ser afectado por los agentes generadores de erosión.
LOS RIESGOS NATURALES Según Keller (2004); un riesgo natural es cualquier proceso natural que representa una amenaza para la vida humana o la propiedad. Para Keller, cinco son los conceptos fundamentales para comprender los procesos naturales como riego:
Los riesgos son predecibles a partir de una evaluación científica. Los análisis de riesgos son componentes importantes en la comprensión de los efectos de procesos peligrosos.
Existen vínculos entre los diferentes riesgos naturales, así como entre los riesgos
y el medio físico. Sucesos peligrosos que antes producías
desastres producen ahora catástrofes
influida por la actividad humana.
Las consecuencias de los riesgos pueden ser minimizadas.
RIESGO DE EROSIÓN DEL SUELO El riesgo de erosión puede ser expresado cualitativamente (alto, moderado, bajo, etc.), o cuantitativamente (toneladas por hectárea por año) según Renschler (1996). MODELO PREDICTIVO USLE (Wischmeier y Smith, 1978) La modelización de la erosión y transporte del suelo tal y como hoy la entenemos comienza en EE. UU. De la mano de Wischmeier y Smith (1958), a través de la Ecuación Universal de Perdida de Suelo (Universal Soil Loss Equation, USLE). La integración de los modelos predictivos en las aplicaciones de tipo SIG y la utilización de los Modelos Digitales de Elevaciones (MDE) supone un cambio cualitativo en el estudio del riesgo de erosión y en la escala espacial y temporal de aplicación de los modelos (Machín y Navas, 1995). Los aspectos que determinan la ecuación universal de pérdida de suelo (USLE) puede mostrarse como: Riesgo de erosión del suelo = f (Factores socioeconómicos, Factores físicos) Factores socioeconómicos, dependen del manejo de la tierra tales como: prácticas de conservación y manejo de los cultivos. Factores físicos, dependen de los procesos naturales tales como: intensidad de las precipitaciones, erodabilidad del suelo, pendiente del terreno. USLE (Wischmeier y Smith, 1978) A = R * K * L* S * C * P Donde A: la media anual de las pérdidas de suelo (ton/ha/año) R: factor de la erosividad de las precipitaciones (MJ/ha/mm/año) K: factor de la erodabilidad del suelo (ton/MJ/mm)
L: factor de la longitud de la pendiente S: factor del gradiente de la pendiente C: factor del tipo de manejo de los cultivos P: factor de las prácticas de conservación del suelo
3. PLANTEAMIENTO 3.1. Observación y antecedente del problema ambiental Uno de los acontecimientos que marcaron el inicio de la investigación sobre la problemática ambiental de erosión del suelo, tuvo lugar en mayo de 1934, cuando se originó en EE. UU. nube de polvo que alcanzó los 4500 metros de altitud y oscureció el cielo desde las llanuras de Texas, hacia el norte y hasta la costa atlántica (Lal, 2007). Este evento de gran magnitud inspiró la creación del Servicio de Conservación del Suelo de EE. UU. (US Soil Conservation Service, SCS), actualmente conocido como Servicio de Conservación de los Recursos Naturales (Natural Resource Conservation Service of USDA, NRCS). Para dar respuesta al problema de la pérdida de suelo por erosión hídrica, investigaciones anteriores permitieron a Smith Witt (1948) presentar la primera ecuación completa de predicción de la pérdida de suelo anual para zonas de cultivo. Tras este primer modelo de perdida de suelo se han sucedido diversas mejoras ampliaciones, que han dado lugar a la variedad de modelos que conocemos hoy en día. La más aceptada mundialmente es la Ecuación Universal de Perdida de Suelo (USLE), modificada y desarrollada por Wischmeier y Smith 1978. Estudios realizados por Oldeman (1994) nos muestran que la superficie mundial afectada por procesos de degradación del suelo es de 1966Mha y la superficie continental afectada por la erosión del suelo por usos de terreno son: África 494Mha, Asia 747Mha, América del Sur 244Mha, América Central 63Mha, América del Norte 96Mha, Europa 218Mha y Oceanía 108Mha. En el Perú también se hicieron estudios sobre la degradación de los suelos, tal es el caso de Ancash donde se realizó el Diagnóstico de la erosión de suelos de la Subcuenca de Llanganuco (Maguiña S. Roger, 1995).
3.2. Formulación del problema ambiental ¿Cuáles son los niveles de riesgo de erosión del suelo ante un evento de precipitación extrema (Fenómeno del Niño) en la zona agrícola de la Microcuenca Chancos?
3.3. Hipótesis Los niveles de riesgo de erosión del suelo ante un evento de precipitación extrema (Fenómeno del Niño) en la zona agrícola de la Microcuenca Chancos son baja, media y alta, dependiendo de las características de los factores ambientales que influyen en la erosión de los suelos; fundamentalmente el tipo de suelos, el relieve y la cobertura vegetal.
3.4. Objetivos 3.4.1. Objetivo general Determinar los niveles de riesgo de erosión del suelo ante un evento de precipitación extrema (Fenómeno del Niño) en la zona agrícola de la Microcuenca Chancos mediante el modelamiento Geo Espacial. 3.4.2. Objetivos Específicos
Elaborar el modelo cartográfico de los niveles de erosión potencial del suelo.
Generar un mapa de isoyetas a partir de datos pluviométricos.
Determinar la cobertura del suelo mediante la interpretación de imágenes de satélite.
Elaborar el mapa de suelos.
Elaborar el mapa de pendientes.
Proponer lineamientos de prevención de riesgo de erosión para casos de precipitaciones extremas.
3.5. Fundamentación La escorrentía superficial y la erosión de suelo son las mayores amenazas para la agricultura sostenible y, constituyen la causa principal de la desertificación de los suelos. El mapeo de riesgos de erosión del suelo es cada vez una necesidad para la planificación de usos sostenibles de la tierra, y en especial para un manejo adecuado de las cuencas. Por ello es de suma importancia desarrollar un modelo para determinar los riesgos de erosión del suelo en la Microcuenca Chancos. En la investigación se hará uso de los Softwares de Sistema de Información Geográfica (SIG) como la herramienta principal para modelar los riesgos de erosión
de suelo. Y el análisis se realizará en escenarios del Fenómeno del Niño, ya que en ella ocurren altas precipitaciones, como consecuencia se incrementa la pérdida del suelo. El modelo resultante servirá como una herramienta útil en la planificación y conservación de suelos.
3.6. Definición de términos básicos Erosión: Desprendimiento y remoción de partículas por agentes erosivos. Riesgo: Es la probabilidad de daños y pérdidas debido a la ocurrencia de un evento. Modelo: Es la representación de los fenómenos que ocurren en un sistema ambiental. Riesgo de erosión: Es la probabilidad de daños y pérdidas debido a la ocurrencia de la erosión del suelo.
4. METODOLOGÍA 4.1. Métodos El estudio se realizará mediante los siguientes métodos: Método analítico. Método descriptivo.
4.2. Procedimiento
Delimitación territorial del ámbito de estudio.
Recopilación y procesamiento estadístico de datos pluviométricos. y su interpolación en SIG para la elaboración de mapa de isoyetas.
Revisión de la información existente de los cuerpos de suelos (mapa de suelos) en el ámbito; toma de datos y complementación en las áreas que faltan. Muestreo y análisis de las muestras de suelo de las áreas sin información de estudios de suelos.
La información de la cobertura vegetal se obtendrá a partir de las imágenes de satélite de los años correspondientes del Fenómeno del Niño. Toma de datos en campo con GPS.
Superposición de mapas para la obtención del modelo de riesgos de erosión del suelo.
El procesamiento cartográfico se indica en la parte del diseño de investigación.
4.2. Diseño de la investigación
VARIABLES
ANÁLISIS SIG
RESULTADO (MODELO TEMÁTICO FINAL)
PRECIPITACIÓN EN ÑIÑO
RELIEVE (PENDIENTE)
SUELOS (PERFIL)
VEGETACIÓN
MAPA DE ISOYETAS (EROSIVIDAD DE LA LLUVIA) MAPA DE NIVELES DE RIESGOS DE EROSIÓN DEL SUELO
MAPA PENDIENTES
MAPA DE SUELOS
MAPA DE ERODABILIDAD DEL SUELO
MAPA DE COVERTURA VEGETAL
FACTORES DE EROSIÓN
CUENCA (MUESTRA)
OBSERVACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.3. Población La población constituye el ámbito territorial de la zona agrícola de la Microcuenca Chancos, es allí donde se llevara a cabo la presente investigación, y el análisis de los factores ambientales se realizará en escenarios del Fenómeno del Niño, ya que en ella ocurren altas precipitaciones. Mapa de ubicación
Zona agrícola (5646ha.) Espacio territorial de investigación
4.3. Población La población constituye el ámbito territorial de la zona agrícola de la Microcuenca Chancos, es allí donde se llevara a cabo la presente investigación, y el análisis de los factores ambientales se realizará en escenarios del Fenómeno del Niño, ya que en ella ocurren altas precipitaciones. Mapa de ubicación
Zona agrícola (5646ha.) Espacio territorial de investigación
4.4. Diseño y caracterización de la muestra En cuanto a la información meteorológica se trabajarán con los registros de un año, caracterizado como fenómeno del niño, dentro del período de una década, se consideraran los datos de precipitaciones promedias totales y precipitaciones máximas totales. En cuanto a la muestra de suelos se elegirán de acuerdo al número de suelos existentes en el ámbito (perfiles) y de ellos las que tengan pendientes representativos. 4.5. Técnicas e instrumentos de acopio de información valorada Para las variables ambientales en estudio, la recopilación de datos se hará mediante la técnica documental, apoyándose en las fichas de trabajo, fichas bibliográficas, y otros de la misma índole. Solo para recabar los datos concernientes a la variable suelos, se hará uso de la técnica de campo.
4.6. Técnicas de procesamiento de análisis de datos Tratamiento estadístico de los datos de precipitación. Corrección de imágenes de satélite en Erdas Imagine 9.2 Análisis digital utilizando un modelo DEM para delimitar pendientes. Geoprocesamiento con ArcGIS 10 para la obtención de mapas temáticos y generar una base de datos en una tabla de atributos.
4.7. Actividades Comprende actividades de gabinete, campo y laboratorio; en tres etapas tal como se muestra en el diagrama de flujo.
Diagrama de flujo
Observación de la realidad Identificación del roblema elección del tema G
Planificación de la investigación
ETAPA I
Recolección extracción de información Recolección de información de campo y muestreo de suelos
C
Análisis de laboratorio de las muestras de suelo
L
Or anización sistematización de información Digitalización de mapas y geoprocesamiento (SIG)
G
ETAPA II
Resultados Verificación en cam o
C
Correcciones
ETAPA III G
Redacción de la tesis G: Gabinete
C: Campo
L: Laboratorio
5. RECURSOS 5.1. Humanos, la siguiente tabla detalla los recursos necesarios y costos unitarios expresados en nuevos soles. TABLA CÓDIGO
Nº 01: INVERSIÓN INTANGIBLE UND. CANT. MES C.U. SUBTOTAL
CONCEPTO
2.3.2.7 Servicios profesionales y técnicos Asesores Responsable del proyecto Personal de apoyo TOTAL (S/.) 5.2.
8500 Unid. Unid. Unid.
02 01 02
05 400 06 600 03 150
4000 3600 900 8500
Bienes y servicios, El desarrollo del proyecto de investigación demanda los activos fijos o tangibles, que son detallados en la Tabla Nº 02. TABLA CÓDIGO
Nº 02: INVERSIÓN TANGIBLE
CONCEPTO
2.3.1.1 Alimentos y bebidas Alimentos para consumo humano 2.3.1.3 Combustible, carburante y Gasolina de 84 octanos 2.3.1.5 Materiales y útiles de oficina 2.3.1.99 Compra de otros bienes Bibliografías Carta Geológico Nacional 1/100 000 Carta Nacional 1/25 000 Imagen satelital ASTER 2.3 Bienes y servicios Análisis de muestras Servicios de comunicación y 2.3.2.2 publicidad
UND.
CANT.
C.U.
UB-TOTAL
Unid.
100
5
Gln. Gl.
40 1
13 1000
Unid. Hoja Hoja Unid.
05 03 06 02
150 90 160 300
500 500 520 520 1000 2580 750 270 960 600
Unid.
60
55
3300
Est.
1
2000
2000
2.3.2.5 Alquiler de muebles e inmuebles Alquiler de vehículos Día Alquiler de GPS Día 2.6.3.2 Adquisición de equipos Cámara digital 12.2 Mpg. Unid. Computadora portátil Unid. Memoria USB 4 GB Unid. 2.6.6.1 Adquisición de otros activos fijos Software ArcGis versión 10 Pqte, Software Erdas Imagine versión 9.2 Pqte. TOTAL (S/.)
04 04
120 15
01 01 01
1200 3200 60
01 01
1000 1000
540 480 60 4460 1200 3200 60 2000 1000 1000 16900
5.3.
Costo y financiación CUADRO Nº
CÓDIGO 2.3 2.3.1.1 2.3.1.3 2.3.1.5 2.3.1.99 2.3.2.2 2.3.2.5 2.3.2.7 2.6.3.2 2.6.6.1
03: RESUMEN GENERAL IMPORTE (S/.)
CLASIFICADOR DE GASTOS
Análisis de muestras Alimentos y bebidas Combustible, carburante y lubricante Materiales y útiles de oficina Compra de otros bienes Servicios de comunicación y publicidad Alquiler de muebles e inmuebles Servicios profesionales y técnicos Adquisición de equipos informáticos Adquisición de otros activos fijos COSTO TOTAL DE LA INVESTIGACIÓN
3300 500 520 1000 2580 2000 540 8500 4460 2000 25400
El costo del proyecto de investigación es de S/.25,400.00, el cual será autofinanciado en parte, para cubrir con el resto del costo, se buscara financiamientos.
6. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES CUADRO Nº 04 ACTIVIDADES
TIEMPO EN SEMANAS - 2011 MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
1. Identificación y ele cción de l tema 2. Revisión bi bli ográfica 3. Planificación de la investigación 4. Recolección y extracción de información 5. Recolección de i nformación de campo y muestreo de s uelos 6. Anális is de la boratorio, organización y sistematización de información 7. Digitali zación de mapas y geoprocesa miento 8. Análisis de resultados 9. Verificación de resultados 10. Elaboración del informe final y revisión 11. Sustentación de tesis
7. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA - Chischristopherson Robeert W., 2004. Elemental Geosystems. Fourth Edition. Pearson Prentice Hall. New Jersey. - Gonzáles de Vallejo Luís y Otros, 2005. Ingeniería Geológica Pearson Prentice Hall. .
Madrid, España. - Keller, Edgar A. y Blodgett Robert H., 2004. Riesgos Naturales. Pearson Educación S.A.
- Lal, R., 2007. Anthropogenic influences on World soils and implications to global food security, Adv. Agron. - Machin, J., Navas., 1995 Land evaluations and conservation of semiarid agrosystems in Zaragoza (NE Spain). -
Maguiña Sambrano Roger, 1995. Diagnóstico de la erosión de suelos de la Subcuenca de Llanganuco. Tesis para optar el Título deIingeniero ambiental,
UNASAM. Ancash
–
Perú.
- Medina R. Juvenal, 2001, Fenómenos geodinámicos - “Estudio y medida de tratamiento”
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Lima, Peru.
- Morgan, RPC., 1995. Soil erosion and conservation, Segunda edición. Longman Group and J. Wiley & Sons, Essex. - Oldeman, L. R., 1994. The global extend of soil degradation. - Stralher N. Arthur y Stralher H. Alan, 1997. Geografía Física. Tercera edición. Ediciones Omega S.A. Barcelona, España. - Villota, Hugo, 1991. Geomorfología aplicada a levantamientos edafológicos y zonificación física de la tierra. Instituto Geográfico Agustín Codazzi. Bogotá, Colombia. -
Mguiña Sambrano Roger, 1995. Diagnóstico de la erosión de suelos de la Subcuenca de Llanganuco. Tesis para optar el Título deIingeniero ambiental, UNASAM. Ancash –
Perú.