Intercepción de las lluvias por la cubierta de bosques y efecto en los

BOSQUE 21(1): 45-56, 2000
Intercepción de las lluvias por la cubierta de bosques y
efecto en los caudales de crecida en una cuenca
experimental en Malalcahuello, IX Región, Chile*
Forest canopy interception and effects on peak flows in an experimental c a t c h m e n t at Malalcahuello, IX Region, Chile ANDRES IROUME
1
1
, ANTON HUBER
2
Instituto de Manejo Forestal, Universidad Austral de Chile, Casilla 567, Valdivia, Chile.
2
Instituto de Geociencias, Universidad Austral de Chile, Casilla 567, Valdivia, Chile.
SUMMARY
The effect of forest cover on rainfall distribution and runoff generation processes was studied in an area in the
Andes mountains, in the IX Region of Chile. Rainfall distribution was studied in two plots under two different
forests and the effect of vegetation cover on discharge in an experimental catchment was analyzed using simulation
models. Precipitation for the hydrological year April 1998-March 1999 was 1346 mm, corresponding to 57% of the
annual long-term average for the area. Throughfall and stemflow were 66 and 8% for a native forest site and 60 and
6% for a Douglas Fir plantation, respectively, of the total 12 months precipitation. These figures reflect the lower
interception capacity of the native forest canopy as compared to that of the Douglas Fir plantation. During the study
period, 350 mm for the native forest and 453 mm for the Douglas Fir plantation, (26 and 34%, respectively, of the
total rainfall), were excluded from the runoff generation process through evaporation of intercepted water. Potential
reductions in peak flows related to canopy interception losses were detected at the experimental catchment. However,
the studied events corresponded with low return period storms, which were mostly affected by the reduction of
available water at the ground level. These results show the importance of forest vegetation cover in rainfall
redistribution, interception and runoff generation processes.
Key w o r d s : rainfall distribution, canopy interception losses, peak flows.
RESUMEN
El efecto de una cubierta de bosques en los procesos de redistribución de lluvias y de generación de caudales se está
estudiando en un sector de la Cordillera de los Andes, en la IX Región de Chile. La redistribución de lluvias se
estudia en dos parcelas bajo diferentes tipos de bosque, y el efecto del tipo de cubierta vegetal en los caudales se
analiza usando un modelo de simulación en una cuenca experimental. La precipitación para el año hidrológico abril
1998-marzo 1999 fue de 1.346 mm, que es el 57% de la precipitación anual promedio para el área de estudio. La
precipitación directa y el escurrimiento fustal fueron de 66 y 8% para la parcela de bosque nativo y de 60 y 6% para
Pino Oregón, respectivamente, de la precipitación incidente. Estos valores reflejan la menor capacidad de intercep­
ción que tiene el dosel de bosque nativo comparada con el Pino Oregón. Durante el período de estudio, 350 mm
para bosque nativo y 453 mm para Pino Oregón, que corresponden al 26 y 34%, respectivamente, de la precipita­
ción total incidente, han restado por evaporación del agua interceptada del proceso de generación de escorrentías.
Comparando con una situación de cubierta de tipo pradera o vegetación baja se han detectado reducciones poten­
ciales en los caudales de crecida en la cuenca experimental por la intercepción de las lluvias por parte de una
cubierta de bosques. Sin embargo, los eventos estudiados corresponden a tormentas con períodos de retorno bajos,
que son justamente los que en mayor medida se ven afectados por la reducción de los aportes de lluvia a nivel del
suelo. Estos resultados muestran la importancia de la cubierta de bosques en los procesos de redistribución de
lluvias, intercepción y generación de las escorrentías.
Palabras clave: redistribución de lluvias, perdidas por intercepción, caudales de crecida.
* Financiado por la Dirección General de Aguas.
45
A N D R E S IROUME, ANTON HUBER
INTRODUCCION
la resistencia a e r o d i n á m i c a de la superficie de la
cubierta vegetal es m e n o r q u e sobre el a g u a c o m o
La cantidad de precipitación que llega a la su­
r e s u l t a d o de la m a y o r r u g o s i d a d de la v e g e t a ­
perficie del terreno d e p e n d e en gran m e d i d a del
ción. En este tipo de c l i m a s , y en c o n d i c i o n e s
tipo y densidad de la cubierta vegetal. Esta cubier­
e x p u e s t a s a los vientos, las p é r d i d a s p o r inter­
ta intercepta parte de la precipitación y la almace­
cepción d e s d e áreas de b o s q u e s p o d r í a n llegar a
na t e m p o r a l m e n t e sobre la superficie de las hojas
duplicar las tasas de transpiración de las m i s m a s
y r a m a s , de d o n d e es devuelta a la atmósfera por
(Calder 1992). En estas c o n d i c i o n e s , las p é r d i d a s
e v a p o r a c i ó n . Intercepción es aquella parte de la
p o r intercepción d e s d e las c u b i e r t a s de b o s q u e
precipitación q u e es a l m a c e n a d a t e m p o r a l m e n t e
d o m i n a n los c a m b i o s en la p r o d u c c i ó n de a g u a
sobre la superficie de las hojas y r a m a s , mientras
(Fahey 1994).
que pérdida por intercepción corresponde a la eva­
En esta temática se e n m a r c a la investigación
poración del a g u a a l m a c e n a d a en las copas (Shaw
sobre los procesos de pérdidas por intercepción de
1996).
las lluvias por la cubierta vegetal y de redistribución
L o s tres principales c o m p o n e n t e s del proceso
d e las p r e c i p i t a c i o n e s i n c i d e n t e s s o b r e m a s a s
de redistribución de las precipitaciones incidentes
boscosas en la Reserva Forestal de M a l a l c a h u e l l o
a una área cubierta de vegetación son: pérdida por
en la IX Región, la que, a d e m á s , c o n t e m p l a la
intercepción, o la cantidad de agua retenida por
evaluación del impacto de las pérdidas por inter­
las plantas, y que es luego evaporada o absorbida
cepción en el balance y el r e n d i m i e n t o hídrico de
por las plantas; precipitación directa, también co­
cuencas boscosas.
n o c i d a c o m o infiltración a través del follaje o llu­
Este d o c u m e n t o entrega los resultados, para el
via bajo el dosel, que es aquella parte de la preci­
a ñ o h i d r o l ó g i c o abril 1 9 9 8 - m a r z o 1999, de la
pitación que alcanza al suelo a través de las copas
cuantificación de la redistribución de las precipita­
o los claros, o bien m e d i a n t e el goteo de las hojas,
ciones y de los m o n t o s de a g u a interceptada para
r a m a s y fustes; y escurrimiento fustal, o el agua
dos tipos de cobertura de b o s q u e s . A d e m á s , se
q u e escurre por las hojas y ramas hasta alcanzar el
analiza el efecto de la intercepción de las lluvias
tronco principal, y luego escurre por su superficie
por las diferentes cubiertas en los p r o c e s o s de
h a s t a a l c a n z a r el s u e l o ( S h a w
1996, W a r d y
R o b i n s o n 1989).
Las pérdidas por intercepción desde una cubierta
generación de algunos eventos de crecidas selec­
cionados para el caso de la cuenca experimental
del estero Tres Arroyos.
de bosques fueron consideradas por m u c h o tiem­
En esta investigación se postula q u e las pérdi­
po c o m o un substituto a otro tipo de pérdidas por
das por intercepción desde m a s a s b o s c o s a s p u e ­
evaporación q u e de todas maneras hubieran ocu­
den ser una parte importante de las precipitaciones
rrido en un área determinada que hubiera estado
incidentes, y que las diferencias entre los p r o c e s o s
cubierta de vegetación, pues se p e n s a b a que la
de redistribución de las lluvias en distintos rodales
energía utilizada para evaporar el agua almacena­
se deben a las características propias de los b o s ­
da en la vegetación estaría disponible para evapo­
ques. A d e m á s , que p o r su capacidad de interceptar
rar a g u a d e s d e el suelo o superficies libres.
parte de las lluvias, la presencia de b o s q u e s en las
Esto de alguna m a n e r a ocurre en zonas con cli­
m a s tropicales y t e m p l a d o - s e c o s , donde el proceso
cuencas de m o n t a ñ a tiende a atenuar la m a g n i t u d
de las crecidas.
de evaporación está regulado por la disponibilidad
de energía proveniente de la radiación solar, por
las características de las precipitaciones y por la
MATERIAL Y METODOS
disponibilidad de agua a l m a c e n a d a en el suelo.
Sin e m b a r g o , en zonas con climas t e m p l a d o h ú m e d o s se r e c o n o c e q u e parte, si no toda, la pér­
Caracterización
del área
de
estudio.
El
área
de
estudio se ubica en la R e s e r v a Forestal M a l a l ­
dida por intercepción representa una adición neta
cahuello, en la IX Región de la Araucanía, provin­
a las p é r d i d a s p o r e v a p o r a c i ó n d e s d e c u e n c a s
cia de Malleco, c o m u n a s de Curacautín y L o n ­
(Calder 1992, W a r d y Robinson 1989). La tasa de
quimay, al interior cordillerano del río Cautín, j u n t o
p é r d i d a por evaporación del agua interceptada por
a la localidad h o m ó n i m a en la vertiente sur del
la cubierta vegetal excede la evaporación poten­
Volcán L o n q u i m a y , en las cercanías de la c u e n c a
cial de u n a superficie libre de agua, debido a que
experimental del estero Tres A r r o y o s .
46
REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA
La c u e n c a experimental del estero Tres Arro­
grafo a c a m p o abierto. El pluviógrafo está instala­
yos se localiza geográficamente entre las 38°25.5'
do en la estación m e t e o r o l ó g i c a base de M a l a l ­
y 3 8 ° 2 7 ' de latitud sur y los 71°32.5' y 7 1 ° 3 5 ' de
cahuello, y sus características se detallan en Di­
longitud oeste. El sistema hidrográfico principal
rección General de A g u a s (1998). Es un e q u i p o
está c o n f o r m a d o por el estero del m i s m o n o m b r e
digital de registro cada 3 minutos y con una a u t o ­
con u n a c u e n c a de 596.3 ha de superficie (Direc­
n o m í a del a l m a c e n a d o r de información de aproxi­
ción General de A g u a s 1998).
m a d a m e n t e 1.5 a 2 m e s e s .
M a y o r e s detalles de las características topográ­
En ambas parcelas experimentales la precipita­
ficas, geomorfológicas, climáticas y de suelos del
ción directa, o precipitación que alcanza al suelo a
área de estudio y de la cuenca del estero Tres
través de las copas o los claros o por goteo de las
A r r o y o s pueden verse en I r o u m é (1997) y Direc­
hojas, ramas y fustes, es captada por canaletas
ción General de A g u a s (1998).
metálicas en forma de " V " , que conducen el a g u a
a un equipo digital de registro continuo d o t a d o de
cuantifi­
un l o g g e r p a r a a l m a c e n a r la i n f o r m a c i ó n . L a s
cación de la redistribución de precipitaciones por
canaletas poseen un área de captación de 3 m 2
parte de la cubierta de bosques se hace en dos par­
para bosque nativo y de 2.5 m 2 para plantación.
Redistribución
de
precipitaciones.
La
celas, una bajo bosque nativo y otra bajo una plan­
tación de Pseudotsuga menziesii (Pino Oregón).
La parcela de investigación bajo B o s q u e Nati­
Para captar el agua que escurre por las hojas y
ramas hasta alcanzar el tronco principal, y luego
escurre por su superficie hasta alcanzar el suelo
vo, de 6 0 0 m 2 , se ubica en un rodal del tipo fores­
(escurrimiento fustal), se anillaron los árboles cer­
tal R o b l e - R a u l í - C o i h u e . El estrato superior alcan­
canos a la canaleta metálica en a m b a s parcelas
za hasta los 35 m de altura y está conformado por
experimentales. Se usaron collares plásticos ajus­
Raulí
(Nothofagus
alpina)
y
Coihue
(Nothofagus
tados en espiral alrededor de los troncos, conecta­
dombeyi), el estrato m e d i o de 20 m de altura está
dos a tubos de P V C a otro equipo digital de regis­
d o m i n a d o por T e p a (Laurelia philippiana) y algu­
tro continuo, dotado de un logger para a l m a c e n a r
nos individuos de Nothofagus alpina, y finalmen­
la información. Para la parcela bajo B o s q u e Nati­
te, el estrato inferior está formado por Chusquea
vo se anillaron 11 árboles individuales (7 C o i h u e s
culeou,
y 4 Raulíes), mientras que en la plantación de Pino
Azara
Berberís
lanceolata,
chilensis,
linearifolia,
Fuchsia
Blechnum
Berberis
darwinii,
magellanica,
Ozmorhiza
En la figura 1 p u e d e apreciarse un detalle con
oficinale. El suelo está cubierto por una hojarasca
las instalaciones de registro de la precipitación
de a p r o x i m a d a m e n t e 3 cm de espesor y la regene­
directa (canaleta) y escurrimiento fustal (collares
ración
ajustados a los fustes).
de
Laurelia
philippiana
y
Oregón se incluyeron 12 árboles.
Taraxacum
es
astatum
y
Nothofagus
alpina. La cobertura m e d i a del estrato arbóreo es
de un 8 8 % , en la cual participan Raulí, sin super­
Registros
posición de copas en un 2 5 % , C o i h u e en un 5 6 %
estero Tres Arroyos. D e s d e enero de 1998, 5 9 6 . 3
y T e p a en un 7 % . La superficie m e d i a de copa por
árbol de la parcela es de 25.4 m 2 .
ha de la cuenca del estero Tres A r r o y o s están sien­
La parcela bajo Pino O r e g ó n es de 560 m 2 y se
ubicada a una cota de 1.080 m s n m , d o n d e se re­
hidrometeorológicos
en
la
cuenca
del
do m o n i t o r e a d a s en u n a estación f l u v i o m é t r i c a
localiza en un rodal de 27 años de edad que fue
gistra el nivel de aguas del cauce, y c u y a informa­
r a l e a d o en 1993, hasta su densidad actual de 1.100
ción permite calcular los caudales (Dirección G e ­
árboles/ha, oportunidad en que se efectuó una poda
neral de A g u a s 1998).
a un 5 0 % de la altura total (6 m a p r o x i m a d a m e n ­
te). Presenta individuos aislados de
La precipitación en la c u e n c a se obtiene de tres
Cupressus
pluviógrafos distribuidos en el área de estudio. El
macrocarpa, plantados el m i s m o año y algunos de
primero se ubica a una cota de 1.000 m s n m en la
Nothofagus alpina,
r e m a n e n t e s del b o s q u e origi­
estación base de Malalcahuello, c u y o s registros se
nal. En esta parcela la cobertura m e d i a del estrato
utilizan para el estudio de redistribución de preci­
arbóreo es de un 9 7 . 5 % , participando R a u l í sin
pitaciones. El segundo, opera desde enero de 1998
superposición en un 1.9%. La superficie m e d i a de
y se localiza en la estación fluviométrica. Final­
c o p a p o r árbol de Pino Oregón es de 14.1 m 2 .
m e n t e , el último opera desde enero de 1999 c o m o
L o s registros de precipitación total o incidente
son registrados en forma continua con un pluvió­
parte de u n a estación m e t e o r o l ó g i c a a u t o m á t i c a a
una cota de 1.270 m s n m .
47
A N D R E S IROUME, ANTON HUBER
Figura 1. I n s t a l a c i o n e s p a r a la c a p t u r a de la p r e c i p i t a c i ó n directa y el e s c u r r i m i e n t o fustal.
Installations to capture throughfall and stemflow.
Metodología
general para
el
análisis
de
la
redistribución de las precipitaciones. La precipi­
tación neta (Pn), q u e es aquella parte de la preci­
pitación incidente a u n a m a s a b o s c o s a q u e llega
finalmente al suelo forestal, se determina m e d i a n ­
te la relación (Huber y O y a r z ú n 1984):
P n = P d + Pf
La m e d i c i ó n directa de P, Pd y Pf en c a d a u n a
de las parcelas p e r m i t e n calcular los valores de Pn
e Ic para los dos tipos de cubierta de b o s q u e s .
Se relaciona el c o m p o r t a m i e n t o de la Intercep­
ción (Ic), tanto en mm c o m o en porcentaje de P,
con la precipitación total.
Evaluación
del
impacto
de
las pérdidas por
inter­
cepción en los caudales de crecida. La evaluación
d o n d e Pd es la p r e c i p i t a c i ó n d i r e c t a y Pf el
escurrimiento fustal.
L a s pérdidas p o r intercepción (Ic), q u e es la
cantidad de la lluvia interceptada p o r las copas y
troncos de los árboles y luego evaporada, se deter­
m i n a n a partir de la relación (Huber y O y a r z ú n
1984):
de la simulación de h i d r o g r a m a s de crecida en la
c u e n c a del estero Tres A r r o y o s . Se analizaron 7
eventos correspondientes a los días 18 y 29 de
j u n i o , 7, 12 y 18 de agosto, 9 de septiembre y 27
de d i c i e m b r e de 1998, cuyas características princi­
pales se r e s u m e n en el c u a d r o 1.
Ic = P - (Pn)
Ic = P - (Pd + Pf)
siendo P la precipitación incidente.
48
del i m p a c t o de las pérdidas se realiza p o r m e d i o
P a r a simular los caudales m á x i m o s se utilizó
un m é t o d o b a s a d o en la curva n ú m e r o ,
y p a r a la
generación de los h i d r o g r a m a s de crecida el m é t o ­
do de Santa Bárbara, descritos en m a y o r detalle en
Dirección General de A g u a s ( 1 9 9 8 , 1999).
REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA
CUADRO 1
Caracterización de los eventos seleccionados.
Characterization of the studied events.
Evento
1
2
3
P
(mm)
Intensidad
media
(mm/h)
Pd
Pn 1
Pf
(mm)
Nat 2
Ore 3
(mm)
Duración
(mm)
Nat 2
Ore 3
(h)
Nat 2
Ore 3
18/06/98
9.6
1.0
7.4
5.8
0.8
0.7
8.2
6.5
10
29/06/98
20.3
1.7
15.6
15.5
1.3
1.2
16.9
16.7
12
07/08/98
28.5
0.9
22.2
18.6
2.6
1.7
24.8
20.3
32
12/08/98
17.0
0.8
8.7
8.3
1.8
1.1
10.5
9.4
21
18/08/98
27.3
1.3
19.4
18.4
2.1
1.7
21.5
20.1
21
09/09/98
72.4
1.4
59.8
45.6
8.0
6.6
67.8
52.2
50
27/12/98
127.6
4.9
110.5
77.9
8.6
7.0
119.1
85.0
26
Pn (precipitación neta) = Pd + Pf.
Nat = Parcela bajo bosque nativo.
Ore = Parcela bajo Pino Oregón.
Sin vegetación, toda la precipitación está dispo­
RESULTADOS Y DISCUSION
nible para la generación de escorrentía. Bajo bos­
que, sólo la precipitación neta, es decir, la precipi­
Redistribución
tación a c a m p o abierto, m e n o s las pérdidas por
mensuales de P, Pf, Pd y los valores calculados de
de
precipitaciones.
Los
registros
intercepción, participa c o m o aporte a la genera­
Ic para el año hidrológico abril 1998 a m a r z o de
ción de caudales (Meunier 1996).
1999 se presentan en el cuadro 2.
T o m a n d o c o m o base la cuenca Tres Arroyos,
D e s d e el 1 de abril de 1998 hasta el 31 de
se simulan caudales en tres escenarios distintos de
m a r z o de 1999 se registró un total de 1.346 m m ,
c u b i e r t a v e g e t a l d e l a c u e n c a : sin v e g e t a c i ó n
que corresponde a algo m á s del 5 7 % de la preci­
arbórea, con B o s q u e N a t i v o y con plantación de
pitación de un año hidrológico normal en el sector
Pino O r e g ó n . Para cada condición se a s u m i ó una
de Malalcahuello.
precipitación efectiva diferente. Para la condición
La precipitación directa en la parcela bajo B o s ­
" p r a d e r a " se consideró la precipitación a c a m p o
que Nativo fue un 6 6 % de la precipitación total,
abierto (o incidente al nivel superior de las copas
en el r a n g o entre 60 y 7 5 . 5 % e n c o n t r a d o p o r
del b o s q u e ) , mientras que para " N a t i v o " y
A u s s e n a c (1981) para Fagus sylvatica, pero infe­
" O r e g ó n " se consideró la precipitación neta (Pn),
rior al 7 4 % m e d i d o por Gutiérrez (1984) y Almizry
registrada por los instrumentos bajo estas cubier­
(1997) para bosques siempreverdes de Chile. P u e s ­
tas vegetales.
to que estas diferencias no parecen p o d e r explicar­
P a r a todas las simulaciones se usó un n ú m e r o
se por el nivel de cobertura de copas (Raulí pre­
de curva fijo que representa una situación de pra­
sente en la parcela de B o s q u e N a t i v o y Fagus
dera y un t i e m p o de concentración de la cuenca de
sylvatica pierden sus hojas en invierno, por lo q u e
0.9 horas de acuerdo a Dirección General de Aguas
deberían esperarse m a y o r e s m o n t o s de precipita­
(1998).
ción directa que en bosques s i e m p r e v e r d e s consti­
Se utilizó un n ú m e r o de curva fijo para aislar el
tuidos por especies perennes), sin d u d a se d e b e ­
efecto de las pérdidas por intercepción de cada
rían a las condiciones propias de las precipitacio­
cubierta vegetal de las otras variables que inciden
nes en los distintos sitios.
el proceso de transformación de precipitación en
escorrentía.
El escurrimiento fustal (Pf)
registrado bajo
B o s q u e Nativo fue equivalente al 8% de la preci­
49
A N D R E S IROUME, ANTON HUBER
CUADRO 2
Precipitación incidente (P), precipitación directa (Pd), escurnmiento fustal (Pf) y perdidas por intercepción (Ic) mensuales y total para el año hidrológico, para ambas cubiertas de bosque. Monthly and annual precipitation (P), throughfall (Pd), stemflow (Pf), and interception losses (Ic), for both forest covers. Parcela bajo Pino Oregón
Parcela bajo Bosque Nativo
Añ o
Año
hidrológico
19988 1999
199
1999
Abril 98
Ma>o 98
Junio 98
Julio 98
Agosto 98
Septiembre 98
Octubre 98
Noviembre 98
Diciembre 98
Enero 99
Febrero 99
Marzo 99
Total
1
P
1
m
p
Pf
Pd
Ic
Pf
Pd
Ic
(mm)
(mm)
(mm)
(%P)
(mm)
(%P)
(mm)
(%P)
(mm)
(%P)
(mm)
(%P)
(mm)
(%P)
257
347
427
315
177
192
181
110
141
94
99
60
186
139
80
16
44
114
29
22
9
67
66
61
63
67
71
66
66
83
61
49
44
9
7
5
30
21
10
2
58
40
96
141
150
99
295
208
113
24
66
137
47
46
19
7
9
4
2
0
7
5
5
10
10
9
7
10
6
9
5
2
38
44
34
80
49
23
7
16
15
14
21
10
27
29
34
27
23
20
27
24
11
30
46
54
91
79
80
162
124
70
20
44
80
28
26
8
65
53
80
55
60
62
84
67
59
59
57
42
7
6
5
21
14
8
1
7
7
3
3
0
5
4
5
7
6
7
4
11
5
6
6
2
43
66
15
113
71
34
3
15
49
17
17
11
30
44
15
38
34
31
12
22
36
36
37
56
2341
1346
891
66
105
8
350
26
812
60
81
6
453
34
Pm : Precipitación media periodo 1988-1997, Estación Meteorologica Malalcahuello.
pitación total, inferior al r a n g o entre 16.5 y 16.9%
La plantación de Oregón presenta u n a precipi­
para Fagus sylvatica (Aussenac 1981), pero supe­
tación fustal del 6%, en el rango entre 1 y 1 0 . 8 %
rior a las cifras de 3.9 y
encontrados para otros bosques de coníferas
1.4%
para bosques
s i e m p r e v e r d e s de Chile (Gutiérrez 1984, Almizry
(Almizry
1997). En este caso, las diferencias entre Pf para
B o u l o n g e a t 1980, H o w a r d 1972).
1997, A u s s e n a c
1981, Aussenac y
estas especies latifoliadas se deben al t a m a ñ o de
Del análisis de los datos registrados durante la
c o p a s , morfología de r a m a s y troncos y también
investigación, se determinó la capacidad de satu­
características de las precipitaciones.
ración del dosel para B o s q u e Nativo: es del orden
La plantación de Oregón presentó un 6 0 % de
de 1.5 mm. Este valor es algo inferior a los 2.1
precipitación directa, es decir, m e n o r que el B o s ­
mm obtenidos por M e n z e l (1993) para un b o s q u e
que N a t i v o . En el sitio de la investigación, estas
del tipo siempreverde, que se caracteriza por estar
diferencias pueden explicarse por el carácter
constituido por especies p e r e n n e s y presentar una
d e c i d u o de Raulí, lo que reduce la cobertura de
m a y o r estratificación de copas. En esta investiga­
c o p a s durante los m e s e s de invierno en la parcela
ción, la c a p a c i d a d de a l m a c e n a m i e n t o en P i n o
bajo B o s q u e N a t i v o y por la m a y o r densidad y
Oregón fue cercana a los 2 m m , algo m a y o r al
cobertura de la plantación de coníferas.
En el c u a d r o 2 se observa un m a y o r aporte
equivalente a un 2% de precipitación fustal en
observado en la parcela de B o s q u e N a t i v o , cues­
tión q u e se explica por la m a y o r cobertura y den­
sidad de dosel.
B o s q u e N a t i v o q u e en Oregón, lo que c o n c u e r d a
con L e e (1980). En este caso se debería a que el
Pérdidas por intercepción. L o s valores para Ic (to­
B o s q u e N a t i v o fue m a n e j a d o dejando los mejores
tales y c o m o porcentaje de P) se m u e s t r a n en el
ejemplares con fustes cilindricos, limpios y rectos
cuadro 2. Estos demuestran la importancia y m a g ­
y que presenten una m a y o r superficie de copa (25.4
nitud de las pérdidas por intercepción por las cu­
m 2 frente a 14.1 m 2 en O r e g ó n ) y a que la morfo­
biertas de b o s q u e . Para el período de estudio, 3 5 0
logía de las ramas de Pino Oregón no favorece el
mm en el caso del B o s q u e N a t i v o y 4 5 3 mm en la
flujo de agua desde las r a m a s al fuste.
plantación de Pino Oregón, es decir, entre un 26 y
50
REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA
3 4 % r e s p e c t i v a m e n t e , de la precipitación inciden­
te a las m a s a s boscosas se les restaron por inter­
cepción y evaporación al proceso de generación
de escorrentías.
Esto confirma que en un m i s m o sitio la redis­
tribución de precipitaciones es regulada por dife­
rencias entre las coberturas de uno u otro tipo de
b o s q u e . P a r a este estudio, las diferencias entre los
m o n t o s de Ic entre a m b a s parcelas son explicadas
p o r las distintas características físicas que poseen
a m b o s b o s q u e s , principalmente de densidad y co­
bertura del dosel, y que ya fueron analizadas para
Pd y Pf (Huber, O y a r z ú n y V á s q u e z 1985).
L o s porcentajes de Ic determinados en esta in­
vestigación para las dos cubiertas son del orden a
los e n c o n t r a d o s por otros autores. Bajo B o s q u e
N a t i v o , se han registrado porcentajes en el rango
entre 23.1 % para Fagas sylvatica (Aussenac 1981)
y 2 9 % p a r a un b o s q u e del t i p o s i e m p r e v e r d e
(Almizry 1997). En el caso de plantaciones de Pino
O r e g ó n , A u s s e n a c (1981) y Tiktak (1994) han
encontrado intercepciones en el rango de 32 a 3 8 % .
La relación entre intercepción (Ic) y precipita­
ción total (P), por tipo de cubierta vegetal y sin
discriminación por r a n g o s de intensidad, y la com­
paración entre a m b a s parcelas, puede apreciarse
en la figura 2. L a s regresiones lineales poseen
coeficientes de determinación de 0.82 y 0.94 para
N a t i v o y O r e g ó n , respectivamente, a m b o s signifi­
cativos a un nivel de confianza del 9 5 % .
Se ajustaron m o d e l o s matemáticos no lineales
q u e explicaron la relación entre Ic (en porcentaje
de P) y P para cada tipo de cobertura (fig. 3). Las
regresiones poseen coeficientes de determinación
( r 2 ) de 0.88 y 0.90 para Nativo y Oregón, respec­
t i v a m e n t e , a m b o s significativos a un nivel de con­
fianza del 9 5 % . Se p u e d e apreciar que para even­
tos con bajas precipitaciones, una elevada propor­
ción de ellas es interceptada por las copas y de­
vuelta a la atmósfera por evaporación. El porcen­
taje del agua interceptada d i s m i n u y e a m e d i d a que
a u m e n t a n los m o n t o s totales de las lluvias, pero a
partir de los 30 mm de precipitación los m o n t o s
r e l a t i v o s de i n t e r c e p c i ó n tienden a m a n t e n e r s e
constantes en 20 y 3 0 % (de Ic en porcentaje res­
pecto a P) para Nativo y Oregón, respectivamente.
Efecto de
cida
en
la
la
intercepción en
los caudales de cre­
cuenca del estero
Tres Arroyos.
Los
h i e t o g r a m a s de las precipitaciones total y precipi­
Figura 2. Relación entre Ic y P para cada tormenta y
por tipo de cobertura de bosque.
tación neta para uno de los siete eventos estudia­
Relationship between Ic and P for every storm and forest cover
d o s se describen en la figura 4, j u n t o a los resul-
type.
51
A N D R E S IROUME, ANTON HUBER
retardo con respecto a N a t i v o en el peak de la
crecida, lo que concuerda con lo señalado por Jones
y Grant (1996) y se d e b e a la m a y o r capacidad de
a l m a c e n a m i e n t o del dosel de la plantación en rela­
ción al B o s q u e Nativo.
D e s d e el punto de vista de la forma del hidro­
g r a m a de crecida, es la condición de " p r a d e r a " la
más parecida a la observada en la estación de con­
trol, aun c u a n d o sobreestimado el caudal m á x i m o .
En relación al valor de los caudales m á x i m o s , las
dos condiciones de b o s q u e simulan caudales del
orden de los reales, pero éstos están desfasados
del caudal real. T o d o esto es el resultado de con­
siderar en cada escenario de simulación una preci­
pitación y un n ú m e r o de curva diferente al que
representa la condición actual de cobertura de la
cuenca. Para la condición de pradera se usó la
precipitación incidente, mientras que para los dos
tipos de cubierta de bosques se usó la precipita­
ción neta bajo cada dosel. Para todas las simula­
ciones se e m p l e ó un n ú m e r o de curva correspon­
diente a la condición de "pradera".
Al establecer un n ú m e r o de curva fijo, se asu­
me una capacidad de infiltración constante inde­
pendiente del sitio de cubierta, situación q u e no
corresponde con la realidad. Por esto, los resulta­
dos de la simulación se consideran sólo orienta­
dores, puesto que lo que interesa en esta etapa del
estudio es analizar el c o m p o r t a m i e n t o global del
evento en el tiempo, y la influencia de las pérdi­
das por intercepción de cada tipo de cobertura en
la generación de caudales de crecidas.
Las diferencias entre caudales peak para los siete
eventos considerados en este análisis se presentan
en el cuadro 3.
Para los eventos analizados, los caudales m á x i ­
Figura 3. Relación entre precipitación (P) y pérdidas
por intercepción (Ic), expresada como porcentaje de P,
para las dos coberturas de bosque estudiadas.
Relationship between precipitation (P) and interception losses
(Ic), expressed as percentage of P, for the two studied forest
covers.
mos de crecidas entre la condición " p r a d e r a " son
siempre m a y o r e s a cualquiera de las dos cobertu­
ras de bosque, ya que al c o m p a r a r l o s con la c o n ­
dición " B o s q u e N a t i v o " son entre 122 y 6.671 l/s
m á s altos y con la condición " P i n o O r e g ó n " entre
219 y 6.376 1/s superiores. Estos resultados p e r m i ­
ten c o m p r o b a r el efecto de cualquier cubierta de
tados de la simulación de caudales para las condi­
bosques en la reducción de los caudales m á x i m o s
ciones pradera, cubierta de B o s q u e Nativo y co­
de crecidas.
bertura de Pino Oregón y a la curva del hidrograma
m e d i d o en la estación fluviométrica.
Entre a m b a s cubiertas de bosque, en seis de los
siete eventos es " B o s q u e N a t i v o " la condición q u e
En la figura 4 se p u e d e observar el efecto de la
genera los m a y o r e s caudales, entre 97 y 2 8 2 1/s
cubierta vegetal en los caudales. L o s m a y o r e s va­
superiores que en el caso de " P i n o O r e g ó n " . En
lores de caudal m á x i m o se encuentran en la condi­
uno de los eventos, el del 2 7 / 1 2 / 9 8 , que es j u s t a ­
ción " p r a d e r a " y l u e g o " N a t i v o " y " O r e g ó n " pre­
mente el de m a y o r caudal de los estudiados, la
sentan valores similares. Este último registra un
situación se revierte, ya que el caudal bajo " P i n o
52
REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA
Figura 4. Pluviogramas de P y Pn e hidrogramas (medido y simulados) de la crecida del 27/12/98. Pluviographs of P and Pn and hydrographs (measured and simulated) of the 27/12/98 flood. 53
A N D R E S IROUME, ANTON HUBER
CUADRO 3
Caudales medidos y simulados en la estación de control de la cuenca del estero Tres Arroyos para los siete eventos estudiados. Measured and simulated peak flows at the Tres Arroyos gauging station for the seven studied events. Caudales máximos instantáneos
l/s
Fech a del
Fecha
del
eventoo
event
Simulados en la condición
Medidoss
Medido
Bosque Nativo
Pino Oregón
Pradera
18/06/98
344
326
229
448
29/06/98
301
364
252
1.367
07/08/98
262
529
325
809
12/08/98
227
357
278
821
18/08/98
344
662
600
1.262
09/09/98
537
784
502
1.258
27/12/98
3.776
2.963
3.528
9.634
O r e g ó n " es 565 1/s m á s elevado que en la situa­
pos de cobertura analizados. U n a reducción de la
ción de " B o s q u e N a t i v o " . U n a cubierta vegetacio­
cubierta de bosques podría traer a u m e n t o s desfa­
nal c o m o la q u e e n t r e g a la plantación de Pino
vorables en la escorrentía y procesos erosivos, ya
O r e g ó n tendría un m a y o r efecto de l a m i n a c i ó n
que la vegetación, por m e d i o de las pérdidas por
de c r e c i d a s (atenuación d e los caudales m á x i m o s )
intercepción, p u e d e ejercer una gran regulación
q u e la q u e estaría p r o p o r c i o n a n d o en la c u e n c a
sobre los procesos antes m e n c i o n a d o s ( I r o u m é et
del estero Tres A r r o y o s una cubierta de bosque
al. 1989).
nativo.
E s t o ú l t i m o se refuerza al analizar el e v e n t o
Estos primeros resultados deben ser considera­
dos con mesura. Es efectivo que se han registrado
del 1 8 / 0 6 / 9 8 , p a r a el cual el m o d e l o de simula­
diferencias en los caudales m á x i m o s asociados a
ción n o g e n e r a u n a c r e c i d a p a r a l a condición d e
diferentes cubiertas vegetales. Sin e m b a r g o , los
c o b e r t u r a de P i n o O r e g ó n . E s t o indicaría que las
eventos que se han presentado c o r r e s p o n d e n a cre­
p r e c i p i t a c i o n e s registradas para ese evento no se­
cidas con períodos de retorno bajos. La t o r m e n t a
rían capaces de generar crecidas si toda la cuenca
del 27 de diciembre de 1998, que g e n e r ó el m a y o r
estuviera cubierta por un b o s q u e de este tipo, pero
caudal m á x i m o de los casos estudiados, p r o v o c ó
bajo b o s q u e nativo, y m á s aún en la condición sin
un peak simulado para la condición pradera algo
cubierta de bosques (o "pradera"), sí existirían cre­
superior a los 9.600 l/s, q u e es del orden del cau­
cidas.
dal m á x i m o para un período de retorno de d o s
En los eventos analizados no se p u d o encontrar
años, e s t i m a d o p a r a la c u e n c a p o r la D i r e c c i ó n
u n a relación clara entre la intensidad de las preci­
G e n e r a l de A g u a s ( 1 9 9 8 ) . E s t o c o n f i r m a a C a l d e r
pitaciones y su efecto en los m o n t o s de las creci­
(1992), entre otros, en relación al i m p o r t a n t e efec­
das y sus diferencias entre las distintas coberturas.
to de la cubierta vegetal en t o r m e n t a s c o n p e r í o ­
Sí se p u d o observar que a m a y o r e s precipitacio­
dos de retorno bajos, de hasta u n o s 10 a ñ o s , c u e s ­
nes, las crecidas son lógicamente m a y o r e s .
tión q u e tiende a r e d u c i r s e en el c a s o de e v e n t o s
ta de m a n e r a importante a la generación de cauda­
extraordinarios.
Al comparar los h i d r o g r a m a s de las crecidas
les m á x i m o s , ya que esta investigación está en­
simuladas, para tres condiciones diferentes de co­
c o n t r a n d o claras diferencias para los distintos ti­
bertura en la cuenca, con las efectivamente re­
F i n a l m e n t e , puede decirse que la cobertura afec­
54
REDISTRIBUCION DE LLUVIAS, PERDIDAS POR INTERCEPCION, CAUDALES DE CRECIDA
gistradas en las tormentas seleccionadas, se apre­
o vegetación baja. Sin e m b a r g o , los eventos estu­
cian las lógicas diferencias, producto de conside­
diados corresponden a tormentas con períodos de
rar la precipitación total en la condición " p r a d e r a "
retorno inferiores a 30 años, que son j u s t a m e n t e
y sólo la precipitación neta en ambas condiciones
los que en m a y o r m e d i d a se ven afectados p o r la
de cubierta de b o s q u e s . La condición actual en la
reducción por intercepción de los aportes de lluvia
c u e n c a de control del estero Tres Arroyos no es la
a nivel del suelo. Esta parte de la investigación
q u e se definió para las simulaciones, ni en térmi­
debe completarse, i n c o r p o r a n d o tormentas de m a ­
nos de cubierta ni de precipitación efectiva.
yor magnitud a m e d i d a q u e sean registradas, y
Es posible extrapolar el efecto de la intercep­
caracterizando de mejor forma las condiciones de
ción en los caudales de crecida a las escorrentías
las cuencas ante diferentes opciones de cubierta
anuales (Fahey 1994). Puesto que en zonas tem­
vegetal.
p l a d o - h ú m e d a s gran parte de la pérdida por inter­
D e b i d o a la pérdida neta por evaporación del
cepción representa una adición neta a las pérdidas
agua interceptada por las copas de los árboles, el
p o r evaporación desde cuencas (Calder 1992, W a r d
establecimiento de
y Robinson 1989), esta situación debe ser consi­
abastecedoras de agua potable y riego d e b e c o m ­
derada al m o m e n t o de decidir el establecimiento
patibilizar el desarrollo de los b o s q u e s con la ne­
de plantaciones en áreas previamente destinadas a
c e s i d a d de a s e g u r a r el s u m i n i s t r o del r e c u r s o
p r a d e r a s u otros cultivos, en cuencas que abaste­
hídrico. Sin e m b a r g o , por su efecto l a m i n a d o r de
cen, por ejemplo, d e m a n d a s de agua potable y para
crecidas, los bosques j u e g a n un papel importante
r e g a d í o , de m o d o de compatibilidad el desarrollo
plantaciones en
cuencas
en la estabilidad ambiental de las c u e n c a s .
de los bosques con la necesidad de asegurar el
suministro del recurso hídrico. Sin e m b a r g o , por
su efecto l a m i n a d o r de crecidas en los períodos de
m a y o r e s tormentas de lluvia, los bosques juegan
un papel importante en la estabilidad ambiental de
las c u e n c a s , e s p e c i a l m e n t e en las de zonas de
montaña.
CONCLUSIONES
D u r a n t e el año hidrológico abril 1998-marzo
1999, un 26 y un 3 4 % , para B o s q u e Nativo y Pino
O r e g ó n , respectivamente, de la precipitación inci­
dente es interceptada por las copas y devuelta a la
atmósfera por evaporación. Es decir, en a m b o s ti­
pos de cubierta de bosques, algo m e n o s de un ter­
cio de la precipitación que llega al nivel de las
copas se resta p o r evaporación del proceso de ge­
neración de escorrentías.
L a s m a y o r e s intercepciones, en el caso de Pino
O r e g ó n , c o m p a r a d o con B o s q u e Nativo, se expli­
can por la m a y o r cobertura de la primera y por la
presencia
de
especies
de
hojas
caducas
(específicamente Raulí) en la segunda.
F i n a l m e n t e , se han detectado cambios poten­
ciales en los caudales de crecida asociados a las
c o n d i c i o n e s de intercepción de las lluvias por par­
te del tipo de cubierta de la cuenca. La cubierta de
b o s q u e s reduce sensiblemente los caudales de cre­
c i d a al c o m p a r a r l o s con u n a condición de pradera
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